На процесс сгорания в двигателях влияют эксплуатационные и конструкционные факторы.

 

Эксплуатационные факторы

 

Состав рабочей смеси значительно влияет на процесс сгорания. Он может характеризоваться коэффициентом избытка воздуха а. Как было показано, наибольшую скорость распространения фронта пламени имеем при а = 0,85 ... 0,95. При таких значениях а обеспечивается наибольшее значение максимального давления сгорания и самая работа цикла. Поэтому при полной мощности двигатели с искровым зажиганием работают при а = 0,85 ... 0,95, несмотря на ухудшение экономичности. Лучшая экономичность получается при работе на обедненной рабочей смеси с коэффициентом избытка воздуха а = 1,05 ... 1,15. В этом случае за счет избытка воздуха топливо сгорает практически полностью, но процесс сгорания протекает медленнее и работа цикла уменьшается, что приводит к снижению мощности двигателя.

 

Значение a, при котором достигается наилучшее тепловикористання, называют пределом эффективного обеднения рабочей смеси.

 

При значительном обеднении рабочей смеси к а> 1,2 ... 1,25 работа двигателя становится неустойчивой вследствие резкого роста не идентичности циклов.

 

При очень сильном обеднении (а> 1,25) появляются вспышки во впускном трубопроводе и в карбюраторе, так как сгорания настолько замедляется, что доля топлива догорает не только при расширении, но и при выпуске. Вследствие этого свежий заряд, поступающий в цилиндр, воспламеняется от газов, которые горят.

 

Угол опережения зажигания. Для того чтобы основная масса рабочей смеси сгорела при нахождении поршня вблизи в.м.т. и тепловыделение в основном закончилось, когда коленчатый вал повернется не более, чем на 15 ... 20 ° п.к.в. после в.м.т., необходимо подавать электрическую искру с опережением, которое на современных двигателях составляет 25 ... 40 ° п.к.в. до в.м.т. Оптимальный угол опережения зажигания определяется для каждого типа двигателя на гальмовному испытательном стенде. Отклонение угла опережения зажигания угла опережения зажигания от оптимального приводит к смещению индикаторной диаграммы относительно в.м.т. и увеличению расхода теплоты (рис. 4.18).

 

При слишком раннем углу опережения зажигания своевременность тепловыделение улучшается, но давление резко увеличивается и даже может достичь максимального значения до завершения хода сжатия. Вследствие этого растет отрицательная работа в конце сжатия, снижается мощность и ухудшается экономичность двигателя. Кроме того, значительно вырастают давление и температура в цилиндре, что способствует возникновению детонационного сгорания, о котором будет сказано ниже.

 

При слишком позднем углу опережения зажигания значительная часть тепловыделения происходит при расширении, когда поршень перемещается далеко от в.м.т.: Максимальное давление и работа расширения снижаются, мощность падает, а температура газа в конце расширения повышается и двигатель перегревается. Ухудшается топливная экономичность двигателя. Оптимальный угол опережения зажигания зависит от продолжительности первой и второй фаз сгорания, поэтому с повышением частоты вращения и снижением нагрузки его необходимо увеличивать.

 

Частота вращения. С повышением частоты вращения вихревое движение свежего заряда в цилиндре усиливается, что способствует турбулизации процесса сгорания и интенсификации переноса теплоты и активных частиц. Процесс сгорания в целом ускоряется. Однако время, отводимое на процесс сгорания, сокращается пропорционально частоте вращения и опережает ускорения процесса сгорания. Поэтому продолжительность процесса сгорания, выраженная в градусах поворота коленчатого вала, с ростом частоты вращения увеличивается. Увеличение происходит в основном за счет первой и третьей фаз сгорания, в то время как вторая фаза благодаря росту скорости распространения фронта пламени практически не меняется. В целом же с повышением частоты вращения при постоянном угле опережения зажигания процесс сгорания разворачивается позже (рис. 4.19).

 

Если с повышением частоты вращения увеличивать опережения зажигания, то линии повышения давления во второй фазе при различных частотах вращения будут практически совпадать. Поэтому с повышением частоты вращения угол опережения зажигания нужно увеличивать (рис. 4.20).

 

Нагрузки. Мощность двигателя с искровым зажиганием регулируется в основном изменением количества свежего заряда, поступающего в его цилиндры, посредством дроссельной (в карбюраторных двигателях) или воздушной (в двигателях с впрыском легкого топлива) заслонки. Вследствие дросселирования уменьшается коэффициент наполнения Пу Количество остаточных газов при этом остается неизменной, поэтому по мере уменьшения количества свежего заряда относительное содержание остаточных газов в рабочей смеси становится больше, коэффициент остаточных газов в вырастает. Кроме того, уменьшается давление и температура в конце сжатия. Из-за уменьшения скорости движения воздуха в диффузоре карбюратора при прикрытой дроссельной заслонке ухудшается процесс сумишеутворення. Все это приводит к уменьшению скорости возникновения пламени в первой фазе сгорания и замедление распространения фронта пламени во второй и третьей фазах. Негативное влияние дросселирования особенно заметно при малых нагрузках и при минимальной частоте вращения на холостом ходу.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+