Процесс сгорания в двигателе с воспламенением от искры
Электронное управление подачей топлива
Сгорание
Введение
Процесс сгорании топлива в двигателях с воспламенением от искры и воспламенением от сжатия лучше всего рассматривать для бензиновых и дизельных двигателей по очереди. После многих лет исследования наиболее важных практических аспектов сгорания эти процессы все еще вызывают немало вопросов. Для получения самых новейших данных необходимо регулярно обращаться к соответствующим источникам. Однако раздел о сгорании, помещенный в этой книге, содержит немало информации. позволяющей составить взвешенное мнение о конструкции и функционировании электронных систем управлений подачей топлива.
Процесс сгорания в двигателе с воспламенением от искры
Упрошенное описание процесса сгорания внутри цилиндра двигателя с воспламенением от искры выглядит следующим образом. Между электрода ми свечи зажигания проскакивает интенсивный электрический разряд, имеющий высокую температуру, который оставляет за собой тонкую нить пламени. От этой тонкой нити горение распространяется по замкнутому объему смеси со скоростью, которая зависит главным образом от температуры фронта пламени, но также, хоть и в меньшей степени, от температуры и плотности окружаю щей смеси (рис. 9.1.)
Таким образом, создается сгусток пламени, который распространяется радиально от центра наружу до тех пор, пока не воспламенится весь объем смеси. Сгусток содержит продукты сгорания с высокой температурой, в то время как перед фронтом пламени находится сжатая и еще несгоревшая смесь. Бели бы содержимое цилиндра оставалось в покое, этот сгусток бы не разрушался, но так как внутри цилиндра обычно присутствуют газовые вихри, топкий слой пламени превращается в рваный фронт, что увеличивает область его действия и очень увеличивает скорость распространения.
Скорость процесса зависит от степени турбулентности, в то же время турбулентность мало влияет на направление распространения, за исключением того, что вихреобразование накладывает на весь процесс определенный отпечаток. Горение можно разбить на две стадии:
1. Возникновение устойчивого пламени.
2. Распространение пламени на весь объем камеры сгорания.
Первый процесс описывается химическими законами и зависит от природы топлива, температуры и давления в данный момент, а также скорости, с которой топливо будет окисляться, или горсть. Как видно на рис. 9.1, это интервал от момента появления искры А до момента времени, когда будет замечено увеличение давления от горения смеси В. Можно четко продемонстрировать этот период задержки воспламенения. Если топливо сжигается в постоянном объеме, будучи сжатым до температуры самовоспламенения, зависимость давления от времени выглядит ток, как показано на рис. 9.2. Этот временной интервал характерен для всех видов топлива, но он может быть уменьшен благодаря увеличению температуры смеси, при которой происходит сжатие. Подобный результат можно продемонстрировать в лаборатории при исследовании эффекта влияния концентрации смеси на задержку воспламенения.
Возвращаясь к рис. 9.1. показывающему ход процесса сгорания, мы видим, как давление очень быстро повышается внутри цилиндра двигателя от В до С, приближаясь к процессу «постоянного объема» четырехтактного никла. В то время как точка С представляет пиковое давление в цилиндре и завершение распространения пламени, из-за реассоциации высвобождено еще не всё доступное тепло, что можно рассматривать как догорание топлива, продолжающееся в течение такта расширения.