Сгорание в двигателях с искровым зажиганием
План
9.1. Сгорание в двигателях с искровым зажиганием.
9.2. Влияние различных факторов на сгорание в ДВС с искровым зажиганием.
9.3. Основные нарушения нормального сгорания.
Сгорание в двигателях с искровым зажиганием
При нормальном течении процессов воспламенения и сгорания в ДВС с искровым зажиганием можно выделить три основные фазы: I - начальная, в течение которой небольшой очаг горения, возникающий в зоне повышенных температур между электродами свечи, постепенно превращается в развитый фронт турбулентного пламени; II - основная фаза горения, - характеризуется быстрым распространением турбулентного пламени по объему камеры сгорания; III - фаза догорания смеси за фронтом пламени, в пристеночных слоях и зазорах между головкой цилиндра и днищем поршня.
Вначале, когда очаг горения мал, скорость пламени невелика, т.к. на него воздействуют турбулентные пульсации малых масштабов. По мере расширения фронта горения усиливается влияние на скорость его движения турбулентных пульсаций большого масштаба.
Рис.9.1. Распространение фронта пламени.
Длительность основной фазы горения, выраженная в градусах поворота коленчатого вала, остается независимой от скоростного режима. Скорость распространения пламени зависит от частоты вращения коленчатого вала.
С приближением фронта горения к стенкам скорость падает, т.к. уменьшается влияние турбулентности.
|
|
|
Рис.9.2. Фазы горения.
Эффективность рабочего процесса в цилиндре двигателя определяется как общей полнотой сгорания, так и его скоростью, т.е. зависит от своевременности тепловыделения.
Максимальная работа цикла, а, соответственно, и мощность, экономичность двигателя будет достигаться при такой организации процесса горения, когда точки начала и конца основной фазы сгорания находятся симметрично относительно ВМТ. Это возможно при соответствующей установке момента зажигания.
Угол поворота коленчатого вала от момента зажигания до ВМТ называется углом опережения зажигания.
Угол опережения зажигания тем больше, чем больше длительность начальной фазы и чем медленнее развивается горение.
В современных двигателях легкого топлива со степенями сжатия 8...9, максимальная мощность соответствует углу поворота 12...15 после ВМТ, при этом длительность основной фазы горения 25-39 .
Влияние различных факторов на сгорание в ДВС с искровым зажиганием
1) Состав смеси. Состав смеси влияет на скорость сгорание и количество выделяющегося тепла, что отражается на изменении давления и температуры.
Рис.9.3. Изменение давления над поршнем в зависимости от коэффициента избытка воздуха.
|
|
|
При 
> 0,9 возрастает длительность первой фазы сгорания, что вызывает необходимость увеличения угла опережения зажигания. Длительность основной второй фазы изменяется незначительно.
Состав смеси, соответствующий минимальному эффективному удельному расходу топлива на данном режиме работы двигателя называется экономичным составом.
В двигателях со степенью сжатия около 8 при полном открытии заслонки значение 
при экономичном составе колеблется в пределах 1,15...1,2.
2) Нагрузка. По мере уменьшения нагрузки путем дросселирования снижаются начальное и конечное давления сжатия, увеличивается степень разбавления остаточными газами. Это приводит к ухудшению процесса горения.
Соответственно увеличивается первая начальная фаза, и процесс горения становится неустойчивым. В какой-то мере помогает обогащение смеси до = 0,8 7_ 00,9.
Неудовлетворительное протекание сгорания на режимах малых нагрузок и необходимое при этом обогащение смеси является одним из главных недостатков бензиновых двигателей, приводящих к перерасходу топлива и выбросу в атмосферу значительного количества СО и СН.
3) Степень сжатия. С увеличением степени сжатия повышается давление, и температура рабочей смеси, уменьшается концентрация остаточных газов. При этом создаются более благоприятные условия для протекания процесса сгорания. В тоже время увеличивается доля смеси, находящейся в пристеночных зонах, что увеличивает объем фазы догорания. Все вместе взятое приводит к тому, что в ДВС с высокой степенью сжатия уменьшается угол опережения зажигания, сокращается основная фаза горения, при этом уменьшается активное тепловыделение.
|
|
|
4) Частота вращения. С увеличением частоты вращения коленвала сокращается время на развитие процесса сгорания и увеличивается турбулизации. В этой связи скорость распространения фронта пламени увеличивается примерно пропорционально частоте вращения, а длительность второй фазы остается прежней. Длительность первой фазы увеличивается.
При соответствующем увеличении угла опережения зажигания можно добиться того, что линии повышения давления с ростом частоты вращения будут примерно совпадать.
Рис. 9.4. Изменение давления над поршнем в зависимости от частоты вращения коленвала.
5. 5. Форма камеры сгорания. Турбулизации рабочей смеси, вызванная протеканием его через сравнительно узкие проходные сечения ГРМ, может быть усилена за счет перетекания смеси из цилиндра в камеру сгорания в конце такта сжатия.
|
|
|
Рис.9.5. Вытеснители
Это достигается применением в камере сгорания вытеснителей. Их устанавливают так, чтобы создать завихрения в тех зонах, куда фронт пламени до-
ходит в последнюю очередь.
Свечу располагают таким образом, чтобы вокруг нее не создавалась излишняя турбулизации смеси, и, в тоже время, обеспечивалась хорошая очистка от остаточных газов и равномерное удаление от всех зон камеры сгорания.
К числу основных мероприятий, используемых для улучшения процесса сгорания, относятся:
1) Интенсификация искрового зажигания путем применения транзисторных и тиристорных схем, что позволяет расширить пределы обеднения смеси на малых нагрузках и переходных режимах, снизить выбросы СО и CxHy.
2) Создание в цилиндрах вихревого движения заряда применением впускных патрубков специальной конструкции, обеспечивающих тангенциальное и спиральное движение смеси (достигается снижение выбросов СО и CxHy на 25%).
3) Расслоение рабочей смеси путем достижения в зоне свечи повышенной концентрации смеси. Этого можно добиться применением впрыска бензина и соответствующего движения воздуха или применением форкамерно-факельного зажигания.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 1487; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!