Смесеобразование в карбюраторных ДВС.



Тема: ПРОЦЕСС Ы СМЕСЕОБРАЗОВАНИЯ В ДВС

Занятие 1. Смесеобразование в бензиновых ДВС

План:

1. Назначение, виды, способы СО и смесеобразующие устройства ДВС.

2. Виды и состав горючей смеси на основных режимах работы ДВС.

3. Смесеобразование в карбюраторных ДВС.

4. Смесеобразование в инжекторных ДВС.

 

Назначение, виды, способы СО и смесеобразующие устройства ДВС.

Смесеобразование в поршневых двигателях осуществляется для обеспечения качественного протекания процессов сгорания топлива и во многом зависит от свойств топлива, его вязкости и способности к перемешиванию с воздухом.

Смесеобразование влияет на последующее сгорание топлива, так как скорость и полнота сгорания зависят от качества топливо-воздушной смеси (горючей смеси), на которое влияют испарение топлива и его смешивание с воздухом.

Смесеобразование представляет собой совокупность процессов приготовления горючей смеси из очищенного воздуха и паров топлива, в определенной пропорции и подачи её в цилиндры двигателя в необходимом количестве в соответствии с режимами работы двигателя.

Приготовление горючей смеси осуществляется путем дросселирования воздуха, а также дозирования,  распыления, испарения топлива и перемешивания его с воздухом при помощи различных устройств.

Дросселирование (от нем. drosseln — душить) - изменение количества поступающего воздуха путем изменения проходного сечения воздушного канала при помощи заслонки или клапана.

Дозирование топлива - изменение количества топлива, поступающего в смесительное устройство п ри помощи жиклера, эмульсионной трубки, ускорительного насоса или форсунки

Возможные места приготовления топливо-воздушной смеси: вне цилиндров и непосредственно в цилиндрах. В зависимости от этого двигатели внутреннего сгорания принято разделять на два вида – двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием.

Виды смесеобразования бывают:

1) внешнее СО - жидкое топливо перемешивается с воздухом перед поступлением в цилиндры, куда поступает образовавшаяся горючая смесь.

2) внутреннее СО - чистый воздух и жидкое топливо подаются в цилиндры двигателя раздельно и перемешиваются непосредственно в цилиндрах, образуя с остаточными газами рабочую смесь;

Способы смесеобразования зависят от вида используемого топлива и определяются видом смесеобразующего устройства (прибора).

 Газообразное топливо смешивается с воздухом на входе в двигатель в специальном карбюраторе-смесителе, поэтому в его цилиндры поступает уже готовая горючая смесь.

Горючая топливовоздушная смесь из жидкого топлива и воздуха может приготавливаться двумя способами – карбюрацией и впрыском топлива под давлением.

В двигателях с искровым зажиганием применяются следующие способы

смесеобразования:

- карбюрация или подача газа в карбюратор-смеситель;

- впрыск бензина (или газа) во впускной трубопровод ;

- впрыск бензина в форкамеру (форкамерное смесеобразование)

- непосредственный (прямой) впрыск бензина в камеру сгорания;

Смесеобразующими приборами внешнего смесеобразования являются:

- карбюраторы;

- газовые смесители;

- дроссельные заслонки, инжекторы (форсунки низкого давления);

В двигателях с внутренним смесеобразованием (бензиновых и дизельных) смесеобразующими приборами являются форсунки высокого давления.

Внутреннее смесеобразование также различают по видам в зависимости от места, куда осуществляется распыление топлива и от однородности образовавшейся горючей смеси:

- объёмное СО – впрыск топлива в объём воздуха (воздушный поток);

- пристеночное (пленочное СО) – впрыск на стенку и образование топливной пленки на стенках деталей двигателя;

- однородное (гомогенное СО) – одинакового состава во всем объёме воздуха в камере сгорания;

- неоднородное (послойное СО) – различного состава – более концентрированная в центре камеры и бедная у стенок;

Виды и состав горючей смеси на основных режимах работы ДВС.

Дросселирование воздуха, поступающего в двигатель и дозирование топлива в процессе смесеобразования, осуществляется для приготовления горючей смеси необходимого состава и в необходимом количестве, которые должны соответствовать режимам работы двигателя.

Режимы работы двигателя определяются оборотами (частотой вращения) коленвала и нагрузкой двигателя.

Основные режимы обычного (не быстроходного) ДВС:

Пуск двигателя – 50-100 об/мин

Холостой ход – 500-1000 об/мин

Средние нагрузки – 1500-2500 об/мин

Режим полной мощности – 3000-4500 об/мин

Режим б ы строго перехода от мин к мах нагрузкам

 

        

Состав горючей смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха α, который показывает отношение действительного количества воздуха, поступившего в цилиндры двигателя к теоретически необходимому количеству для полного сгорания топлива

α = Gв/Lо×Gт

где Lо – необходимое количество воздуха, кг, для полного сгорания одного кг

топлива;

Gт – часовой расход топлива, кг/ч.

Для полного сгорания 1 кг топлива теоретически необходимо 14, 7 кг воздуха. При таком соотношении α = 1, а смесь называется стехиометрической (идеальной или нормальной).

- при α = 1-1,15 – смесь обеднённая. (такая смесь обеспечивает максимальную экономичность (qe = min) за счет полного сгорания топлива);

- при α = 1,15-1,3 – смесь бедная (такая смесь горит медленно и может гореть весь такт расширения. Длительная работа на такой смеси может привести к перегреву двигателя, прогоранию впускных клапанов);

- при α = 0,8-1,0 смесь обогащенная (она обеспечивает максимальную мощность, но при этом возрастает расход топлива из-за неполного сгорания);

- при α = 0,4-0,7 смесь богатая (такая смесь допустима только при пуске двигателя.

Таким образом для работы двигателя необходима смесь разного состава:

 - при пуске - богатая α = 0,4-0,7,

 - на холостом ходе и малой нагрузке – обогащенная α = 0,8-0,9,

- при дальнейшем увеличении нагрузки (мощности) до средней – постепенное обеднение смеси до α = 1,15 (на средних оборотах коленвала).

- для получения полной мощности смесь необходимо снова обогатить до α = 0,85-0,9 (при максимальных оборотах коленвала).

    Зависимость α от нагрузки называется характеристикой идеального карбюратора (Рис. 4.1).

     Рис. 4.1.Идеальная характеристика                                  Рис. 4.2. Влияние коэффициента избытка

                              Карбюратора                                              воздуха на индикаторные показатели ДВС

 

В свою очередь от состава смеси зависят основные показатели работы двигателя ( Рис. 4.2), при α = 0,75-0,8 отношение hi/α принимает максимальное значение, которое обеспечивает при этом составе максимальную мощность при α = 1,15 величина hi становится максимальной, что обеспечивает минимальное значение gi.

Смесеобразование в карбюраторных ДВС.

КАРБЮРАЦИЯ – (франц. carburation)

Карбюрация – это процесс приготовления горючей смеси при распылении топлива, свободно вытекающего из распылителя в воздушный поток, движущийся в цилиндры под действием разрежения. В карбюраторе смесь необходимого состава на разных режимах двигателя приготовляется специальными системами и устройствами, обеспечивающими необходимое дозирование топлива и воздуха.

Богатая смесь при пуске обеспечивается закрытием воздушной заслонки и перекрытием дроссельной заслонки, топливо, при этом, как правило поступает минуя смесительную камеру. Малое количество воздуха и относительно большое количество топлива обеспечивает богатую смесь.

На холостом ходе и малой нагрузке обогащение смеси при закрытой дроссельной заслонке осуществляется системой холостого хода

    По мере увеличения нагрузки обеднение смеси обеспечивается компенсацией в главной дозирующей системе, которое в различных карбюраторах создаётся за счет изменения разряжения в диффузоре, пневматическим торможением топлива (эмульсионной трубкой), применением двух жиклеров и т.п.

    Обогащение смеси при полной нагрузке создается с помощью системы экономайзера.

    Резкое обогащение смеси при интенсивном нажатии на педаль акселератора достигается с помощью ускорительного насоса.

К наиболее существенным недостаткам карбюраторных систем питания относится неравномерное распределение топлива по отдельным цилиндрам двигателя, которое достигает до 10-20% и невозможность воспламенения смеси при α >1,35.

    В карбюраторных двигателях процесс испарения жидкого то­плива и насыщения воздуха его парами начинается с момента выхода топлива из распылителя. В зависимости от размеров и конфигура­ции трубопровода, а также температуры его стенок, проис­ходит большее или меньшее испарение топлива по пути от карбюра­тора до цилиндра. Движение горючей смеси, жидкой пленки и взвешенных в воздушном потоке частичек топлива происходит по-разному вследствие их различных удельных весов и неравномерного распре­деления по сечению трубопровода. Так, скорость движения газо­вой фазы в 20-30 раз превышает скорость течения топливной пленки. Различие удельных весов газовой и жидкой фаз способствует нако­плению жидкого топлива на отдельных участках впускного трубопровода и попаданию жидкой фазы в одни цилиндры в больших количествах, чем в другие.

Форкамерное смесеобразование. При этом способе смесеобразования (Рис.3) в цилиндре двигателя на такте впуска поступает бедная смесь (a = 1,5-1,6), а в форкамеру, соединенную с основной, и где установлена свеча зажигания, – богатая смесь (a = 0,6-0,7). В конце такта сжатия в форкамере смесь воспламеняется и факел перетекая в основную камеру, воспламеняя обедненную смесь. За счет полного сгорания смеси повышается экономичность на средних нагрузках на 10-15%, на холостом ходе до 2 раз. При этом существенно снижается токсичность, вследствие обеднения смеси.

 

Рис. 3. Принципиальная схема двигателя с форкамерно-факельным зажиганием:

1- искровая свеча; 2 - форкамера; 3 - канал для ввода в форкамеру богатой смеси;

4 - впускной канал для подачи в цилиндр обедненной смеси.

 


Дата добавления: 2022-12-03; просмотров: 42; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!