Процессы смесеобразования в дизеле

Процессы смесеобразования включают в себя распыливание топлива и развитие топливного факела, рассмотренные в предыдущем параграфе, прогрев, испарение, перегрев топливных паров и смешение их с воздухом.

Смесеобразование начинается практически в момент начала впрыскивания топлива и заканчивается одновременно с концом его горения. Развитие и совершенство смесеобразования определяются характеристиками впрыскивания и распыливания, скоростями движения заряда в камере сгорания, свойствами топлива и заряда, формой, размерами и температурами поверхностей камеры сгорания, взаимным расположением распылителя и камеры сгорания, а также взаимным направлением движения топливных струй и заряда. Степень влияния отдельных факторов зависит от типа камеры сгорания.

Подавляющее большинство камер сгорания имеет форму тел вращения. Если топливо распыливается в объеме камеры сгорания и лишь небольшая часть его попадает в пристеночный слой, то смесеобразование называют объемным.

	Рис. 16. Камеры сгорания в поршне: а – полусферическая типа дизелей ВТЗ; б – типа 4-тактных дизелей ЯМЗ и АМЗ; в – типа ЦНИДИ; г – типа дизелей МАН; д – типа «Дойтц»; е – типа «Гессельман»; ж – типа дизелей «Даймлер-Бенц»; – надпоршневой зазор
	Рис. 17. Схемы перетекания и движения заряда в камере сгорания: а) перетекание вращающегося заряда из надпоршневого пространства в камеру сгорания; б) пространственное движение заряда в камере сгорания

Объемное смесеобразование. Оно осуществляется в однополостных (неразделенных) камерах сгорания, имеющих малую глубину и большой диаметр, рис. 16 а, б, е, ж. При объемном способе топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания (в воздушный заряд). Неравномерность состава смеси, необходимая для сокращения задержки воспламенения, получается из-за неравномерности распределения топлива в факелах и в объеме камеры сгорания. Количество сопловых отверстий распылителя при отсутствии вращательного движения у автотракторных двигателей находится в пределах 5-6. Несмотря на большое число факелов топлива при отсутствии вращательного заряда в камере сгорания воздух между факелами используется не полностью. В этом случае минимально достижимый коэффициент избытка воздуха 1,5.

Смесеобразование улучшается путем создания тангенциального вращательного движения воздуха в камере сгорания. Вращательное движение воздуха получается в процессе наполнения цилиндра свежим зарядом при тангенциальном расположении впускного канала по отношению к цилиндру двигателями или за счет шторки на пускном клапане.

Хорошее смесеобразование достигается за счет высоких давлений впрыска и правильного сочетания диаметра и числа сопловых отверстий с энергией тангенциального вихря. К преимуществам рассматриваемых камер сгорания следует отнести хорошую экономичность, легкий пуск двигателя, возможность форсирования дизеля путем наддува.

К недостаткам – большая скорость нарастания давления в фазе быстрого сгорания, необходимость создания высоких давлений впрыска.

Энергия вращательного движения заряда в процессе впуска может оказаться недостаточной при применении распылителей с малым числом сопловых отверстий. Для увеличения интенсивности вихря камеру сгорания в поршне делают более глубокой, причем её конструкция может быть самой различной, рис. 16 Камеры сгорания такого типа называют полуразделенные. Интенсивное вихревое движение в камерах, расположенных в поршне, создается вытеснением воздуха из пространства между поверхностью вытеснителя и головкой цилиндра в объем камеры сгорания. В начале идет радиальное движение от центра, а затем вихревое в камере сгорания.

Камеры сгорания в поршне обеспечивают получение высоких мощностных и экономических показателей дизелей.