Смесеобразование в двигателях с искровым зажиганием
В двигателях с искровым зажиганием применяют следующие способы внешнего смесеобразования: карбюраторный; впрыскивание легкого топлива во впускной трубопровод; послойное и форкамерно–факельное. Наиболее широко в автомобильных двигателях используют карбюраторный способ смесеобразования, а процесс приготовления горючей смеси называют карбюрацией. При этом топливовоздушная смесь в основном образуется в системе впуска (в карбюраторе и впускном трубе–проводе) и завершается смесеобразование в цилиндре. В процессе карбюрации желательно получить однородную топливо–воздушную смесь, что возможно при полном испарении топлива и равномерном распределении его паров в воздухе. Но практически это невозможно, так как смешивание топлива и воздуха в начальной стадии происходит при двухфазном состоянии топлива (жидкость и пар) я большом соотношении объемов воздуха и паров бензина (примерно 50: 1).
Процесс карбюрации включает в себя: движение воздуха через карбюратор и по впускному тракту двигателя; движение топлива по каналам и через калиброванные дозирующие отверстия (жиклеры); истечение топлива или бензовоздушной эмульсии из распылителей; распыливание, испарение и перемешивание топлива с воздухом.
На процесс карбюрации влияют качество топлива, температура смеси (зависящая от температуры окружающего воздуха и впускного трубопровода), конструкция карбюратора и элементов системы впуска, а также режимы работы двигателя. При этом важный фактор в достижении высококачественного смесеобразования – время, отводимое на этот процесс.
В современных высокооборотных автомобильных двигателях время для смесеобразования весьма ограниченно (0,02...0,03), что затрудняет образование смеси с высоким содержанием паров, надежное перемешивание топлива с воздухом и равномерныйсостав смеси по цилиндрам. Смесеобразование в первую очередь зависит от скорости испарения топлива. Распыливание топлива, подогрев и перемешивание заряда в процессе карбюрации необходимы для ускорения испарения и увеличения количества паров топлива в смеси.
Основной показатель качества процесса распыливания – тонкость распыливания, оцениваемая средним радиусом капель. Повышение тонкости распыливания способствует лучшему испарению.
Топливо распыливается в основном вследствие разности скоростей движения топлива и воздуха. При разности в 4...6 м/с. наступает разрушение струи; полное распыливание топлива достигается при разности в 30 м/с.
Движение воздуха по впускному тракту с местными сопротивлениями и перепадами давлении обусловливает его турбулизацию, что также способствует распыливанию топлива и его перемешиванию с воздухом.
Движение воздуха и топливовоздушной смеси через систему карбюратора.
Рассмотрим схему впускного тракта и изменение разрежения по его длине. При этом можно установить зоны ввода топлива, в которых будет создаваться наиболее эффективное его распыливание.
Впускной тракт включает в себя воздушный фильтр 1, карбюратор 2, трубопровод 3 и цилиндр 4 двигателя. При этом рассматриваются области I входного патрубка карбюратора, II диффузора, III смесительной камеры и IV впускного трубопровода. Во впускном тракте предусмотрены регулирующие расход воздушная 5 и дроссельная 6 заслонки.
Скорость воздуха достигает наибольших значений (100... 150 м/с) в узкой части диффузора в сечении А–А. При этом движение воздуха в диффузоре всегда турбулентно с интенсивным завихрением, что способствует дроблению, распыливанию и испарению топлива. В эту зону диффузора через главный жиклер вводится топливо при работе двигателя на режимах полной нагрузки и близких к ней. На режимах малых нагрузок и на холостом ходу заслонку прикрывают, разрежение в области впускного тракта за дроссельной заслонкой возрастает и там достигаются наиболее благоприятные условия для распыливания топлива. Поэтому на режимах малых нагрузок и холостого хода двигателя в карбюраторе предусмотрена подача топлива в зону за дроссельной заслонкой.
