Процесс сгорания с направленной струёй топлива

Процесс сгорания с направленной струёй топлива характеризуется тем, что топливо впрыскивается в зону непосредственной близости к свече зажигания, где происхо­дит его испарение (рис. 10а). Для того чтобы обеспечить воспламенение топли­вовоздушной смеси в определённый мо­мент времени (точка воспламенения), не­обходимо, чтобы свеча зажигания и фор­сунка были точно взаимно расположены и чтобы факел распыливания топлива был точно направлен.

В таком процессе свеча зажигания подвер­гается значительным термическим напря­жениям, поскольку при определённых ус­ловиях горячая свеча может оказаться в непосредственном контакте с относительно холодной струёй впрыскиваемого топлива.

Процесс сгорания с отклоняющими стенками

В таком процессе возможно образование двух разных потоков воздуха, которые яв­ляются результатом специальной конструк­ции впускного канала и поршня. Форсунка впрыскивает топливо в поток воздуха, ко­торый переносит образующиеся пары топ­ливовоздушной смеси к свече зажигания.

Закрученный поток воздуха Воздух, засасываемый поршнем в цилиндр через открытый впускной клапан, начи­нает вращаться, генерируя высокий уро­вень турбулентности вдоль стенок цилин­дра (рис. 10Ь). Этот процесс называется также «процесс сгорания в закрученном потоке».

Вертикальный воздушный вихрь В таком процессе образуется цилиндричес­кий воздушный вихрь (tumble), который сверху донизу отражается выемкой (углуб­лением) в поршне таким образом, что дви­жется вверх, к свече зажигания.

Образование топливовоздушной смеси

Назначение

Процесс образования горючей топливовоздушной смеси должен протекать таким образом, чтобы обеспечивалась макси­мально возможная её гомогенизация.

Технические требования

В режиме работы на гомогенной богатой (X < 1) и гомогенной бедной топливовоздуш­ной смеси такая смесь равномерно распре­деляется по всему объёму камеры сгора­ния. С другой стороны, во время работы на послойном заряде топливовоздушная смесь является гомогенной только в огра­ниченной области, в то время как осталь­ные зоны камеры сгорания заполнены не­горючим газом или свежим воздухом. Для того чтобы топливовоздушная смесь стала гомогенной, топливо перед смеше­нием с воздухом должно испариться. На этот процесс влияют следующие факторы:

• Температура в камере сгорания;

• Размер камель в спектре распыливания топлива;

• Время, имеющееся для испарения топ­лива.

Факторы влияния

Влияние температуры. В зависимости от температуры, давления и геометрии камеры сгорания топливовоз­душная смесь (воздух/бензин) является го­рючей в диапазоне значений коэффици­ента избытка воздуха X = 0,6... 1,6. По­скольку при низких температурах бензин полностью не испаряется, это означает, что в таких условиях, чтобы получить горючую топливовоздушную смесь, должно впрыс­киваться больше топлива.

Образование топливовоздушной смеси при гомогенном распределении по камере сгорания

Для того чтобы получить достаточно дли­тельный период времени для образования топливовоздушной смеси, топливо должно впрыскиваться с опережением. Поэтому при работе на гомогенной смеси топливо впрыскивается во время такта впуска. Пос­тупающий в камеру сгорания воздух спо­собствует достижению быстрого испаре­ния топлива и эффективной гомогениза­ции топливовоздушной смеси.

Образование топливовоздушной смеси при послойном сгорании Решающим фактором послойного сгора­ния является образование горючего газа топливовоздушной смеси вблизи свечи за­жигания в момент воспламенения (проскакивания искры). Именно поэтому топливо впрыскивается во время такта сжатия та­ким образом, чтобы «облако» топливовоз­душной смеси подводилось к свече зажига­ния потоком воздуха в камере сгорания и поршнем при его движении вверх (к ВМТ). Момент воспламенения есть функция час­тоты вращения и крутящего момента дви­гателя.

Глубина проникновения струи топлива Размер капель в факеле распыливания топ­лива зависит от давления впрыска топлива и от давления в камере сгорания. Чем больше давление впрыска, тем меньше раз­мер капель, которые быстрее испаряются. При постоянном давлении сгорания глу­бина проникновения факела струи топлива увеличивается при повышении давления впрыска. Глубина проникновения опреде­ляется как расстояние, проходимое инди­видуальной каплей топлива до полного её испарения.

Если расстояние, необходимое для полного испарения капель, превышает расстояние от форсунки до стенки камеры сгорания, то стенки цилиндра и поверхность поршня будут смачиваться топливом. Если топливо на стенках цилиндра и на поршне не испа­ряется до момента зажигания, то будет иметь место либо пропуск воспламенения, либо неполное сгорание смеси.