Что такое смесеобразование в двигателе

Что такое смесеобразование в двигателе

Смесеобразование в дизельных двигателях протекаат за очень короткий промежуток времени, примерно в раз меньший, чем в карбюраторных. Поэтому получение однородной смеси в камере сгорания таких двигателей представляет значительно более трудную задачу, чем в карбюраторных. Для обеспечения своевременного и полного сгорания топлива необходимо вводить значительный избыток воздуха (а = 1,2—1,75) и применять ряд других мер, обеспечивающих хорошее перемешивание воздуха и топлива.

Чтобы уменьшить коэффициент избытка воздуха, а следовательно, повысить среднее эффективное давление и литровую мощность, необходимо улучшить качество смесеобразования за счет: – согласования формы камеры сгорания с формой топливного факела, выбрасываемого из форсунки при подаче топлива; – создания в камере сгорания интенсивных воздушных потоков вихрей, которые способствуют перемешиванию топлива с воздухом; – осуществления тонкого и однородного распыливания топлива.

Выполнение первых двух условий обеспечивается применением камер сгорания специальных форм. Тонкость и однородность распыливания топлива улучшается с увеличением давления впрыска, уменьшением диаметра соплового отверстия форсунки и вязкости топлива.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

По способу смесеобразования дизельные двигатели бывают с неразделенными и разделенными камерами сгорания.

Неразделенные камеры представляют собой единый объем, ограниченный днищем поршня и поверхностями головки и стенок цилиндра (рис. 69, а). В этот объем через форсунку впрыскивается топливо в виде одной или нескольких струй, и в нем происходят процессы смесеобразования и сгорания. Для улучшения смесеобразования форму камеры сгорания стремятся согласовать с формой струи топлива, подаваемого форсункой, а воздушный поток заставляют вращаться вокруг вертикальной оси цилиндра и образовывать дополнительно кольцевой вихрь.

Основными преимуществами рассмотренного способа смесеобразования являются высокая экономичность и легкий пуск.

К недостаткам следует отнести сравнительно жесткую работу и высокое (25— 40 МПа) давление впрыска.

Разделенные камеры сгорания состоят из основной камеры, ограниченной днищем поршня и поверхностью головки, и дополнительной камеры, расположенной в головке цилиндра или в днище поршня. Основная и дополнительная камеры сообщаются между собой одним или несколькими каналами или горловиной.

В зависимости от способа улучшения смесеобразования дизельные двигатели с разделенными камерами сгорания делятся на предкамерные и вихрекамер-ные.

В предкамерных двигателях (рис. 69,6) камера сгорания делится на две полости: предкамеру, объем которой составляет 25—40% всего объема камеры сгорания, и основную камеру, расположенную над поршнем. Предкамера и камера сообщаются между собой каналом с одним или несколькими отверстиями небольшого диаметра. Сущность предка-мерного смесеобразования заключается в том, что при такте сжатия часть воздуха перетекает из цилиндра через соединительный канал в предкамеру. Топливо, впрыскиваемое форсункой в предкамеру, дополнительно распыливается встречными струями воздуха и самовоспламеняется. Так как в предкамере находится небольшая часть воздушного заряда, то в ней сгорает только часть впрыснутого топлива. При этом давление и температура в предкамере повышается и газы вместе с несгоревшим топливом с большой скоростью 200—300 м/с выдуваются через соединительный канал в основную камеру. За счет использования энергии части сгоревшего топлива образуется интенсивное вихревое движение и несгоревшее еще топливо хорошо перемешивается с воздухом и сгорает. Давление впрыска в предкамеру обычно составляет 8—13 МПа, что уменьшает износ топливной аппаратуры и обеспечивает большую надежность соединений трубопроводов высокого давления. Работают предкамерные двигатели более мягко — за счет последовательного сгорания топлива в двух объемах.

Рис. 69. Схемы камер сгорания дизельных двигателей

К недостаткам следует отнести большие потери тепла, увеличенный удельный расход топлива (из-за повышенных гидравлических потерь) по сравнению с двигателями с неразделенными камерами, затрудненный пуск двигателя, что вызывает применение специальных пусковых приспособлений.

В вихрекамерных двигателях (рис. 69, в) камера сгорания также делится на две полости — вихревую камеру, объем которой составляет 60—80% объема камеры сгорания, и камеру, расположенную над поршнем. Вихревая камера и камера соединяются каналом специальной формы, который называется диффузором. Диффузор располагается по касательной по отношению к вихревой камере. При такте сжатия воздух из камеры через диффузор перетекает в вихревую камеру и приобретает в ней вращательное движение. Благодаря интенсивному завихрению воздуха в камере топливо, впрыснутое форсункой, хорошо распыливается, перемешивается в воздухом и самовоспламеняется. При сгорании топлива в вихревой камере давление и температура газов повышается и они вместе с несгоревшей частью топлива перетекают в основную камеру сгорания, где перемешиваются с неиспользованным еще воздухом и полностью сгорают. Преимущества и недостатки двигателей с вихревыми камерами по сравнению с двигателями с неразделенными камерами те же, что и у пред-камерных двигателей.

Что такое смесеобразование в двигателе

2 . Смесеобразование в дизелях, особенности процесса

Смесеобразование в дизелях происходит непосредственно в камере сгорания за короткое время. Скорость истечения топлива достигает 400 м/с. Вследствие трения о воздух струя топлива распадается на мелкие (диаметром 0,002…0,003мм) капли, образующие топливный факел конусообразной формы. Таким образом многократно увеличивается поверхность испарения, обеспечивается быстрое протекание процессов тепло и массообмена между топливом и воздухом в камере сгорания, имеющим высокую температуру. Процесс смесеобразования состоит из: распыливания топлива, развития топливного факела, прогрева, испарения, перегрева топливных паров, смесеобразования паров с воздухом. Смесеобразование начинается практически с момента впрыскивания и заканчивается одновременно с окончанием сгорания.

При постоянной частоте вращения коленчатого вала количество воздуха, подаваемого в дизельный двигатель неизменно. Поэтому мощность двигателя можно регулировать только изменением количества топлива. Для полного сгорания топлива приходится подавать воздух значительно больше теоретически необходимого количества. Для полного использования теплоты сгоревшего топлива, необходимо чтобы сгорание происходило при возможно меньшем значении коэффициенте избытка воздуха. Минимальное значение α =1,6…1,7 – при неразделенных и α =1,3…1,4 при разделенных камерах сгорания.

Количество воздуха поступающего в цилиндр практически не зависит от нагрузки. Поэтому при малой нагрузке (малая подача топлива) топливо сгорает полностью, при большой – уменьшается α и процесс сгорания ухудшается. Развитие и совершенство процесса смесеобразования зависит: от характера впрыска и распыливания топлива, скорости движения зарядов в камере сгорания, свойств топлива, формы, размеров и температуры поверхности камеры сгорания, направления движения струй топлива и воздуха.

Объемное смесеобразование. Осуществляется в неразделенных (однополостных) камерах сгорания. Отношение диаметра камеры сгорания к диаметру цилиндра составляет 0,75…0,85. В этом случае топливо распыливается в объеме камеры сгорания, в пристеночный слой попадает лишь небольшая часть. Большое значение для процесса имеют: характер распределения топлива, в объеме свежего заряда, форма поверхности топливной струи, из которой и происходит диффузия паров в воздух. Угол рассеивания топливной струи обычно не превышает 20˚, поэтому для полного охвата всего объема камеры сгорания их должно быть 18 (360˚/20˚=18). Однако из-за сложности эксплуатации двигателя с распылителями малого диаметра целесообразно применение меньшего количества отверстий большего диаметра. Для полного сгорания воздух приводится во вращательное движение за счет специальной конструкции впускного канала и формы камеры сгорания.

Пристеночное смесеобразование. Все топливо направленное в пристеночную зону. Камера сгорания сосна с цилиндром, а форсунка смещена к его периферии. Одна или две струи топлива направлены под острым углом на стенку камеры сгорания, воздух совершает вращательное движение со скоростью 50…60 м/с, обеспечивая концентрацию капель топлива около поверхности камеры и перемещение воздуха из центральной части камеры к периферии, где сконцентрировано топливо. При таком способе смесеобразования происходит постепенная подготовка смеси, уменьшается количество смеси одновременно готовой к сгоранию, процесс сгорания сопровождается малой скоростью нарастания давления в цилиндре. При таком способе смесеобразования двигатель в большей степени приспособлен к работе на топливах различного фракционного состава. При впрыскивании топлива в пристеночный слой попадает 5…10% массы топлива, основная часть топлива сосредоточена в удалении от нагретых стенок камеры сгорания, и лишь затем, по мере испарения и смешивания с воздухом, горение распространяется на остальную часть топлива, перемещающегося к стенкам камеры.

Впрыскивание топлива на стенку и в пристеночный слой затрудняет пуск двигателя из-за низкой температуры стенок камеры сгорания холодного двигателя, существенное улучшение воспламеняемости топлива обеспечивается увеличением степени сжатия до 26.

Комбинация объемного и пристеночного смесеобразования. Получается при небольшом диаметре камеры сгорания, когда основная часть топлива располагается в пристеночном слое. В результате интенсивного испарения снижается скорость тепловыделения в начале сгорания, однако процесс не затягивается при температуре стенки камеры сгорания в пределах 200…300˚С. Важное значение при таком способе смесеобразования имеют радиальные составляющие скорости перетекания заряда, преобразующиеся в осевые (направленные вдоль цилиндра), захватывающие пары и капли топлива, продукты сгорания и переносящие их в глубь цилиндра.

Смесеобразование в разделенных камерах сгорания. Разделенные камеры сгорания состоят из вспомогательных и основных полостей, соединенных горловиной. В настоящее время применяют в основном вспомогательные вихревые камеры сгорания (рис. 3 , а, б). Ось соединительной горловины направлена по касательной к внутренней поверхности сферической или цилиндрической основной камеры сгорания. Поэтому в основной камере создается направленное вихревое движение заряда. Скорость движения заряда сост. 100…200м/с. Топливо впрыскивается распылителем. Движущимся зарядом топливо отжимается к стенке вихревой камеры – т.е. имеет место элемент пристеночного смесеобразования. Нижняя часть вихревой камеры имеет высокую температуру. Воздух, протекая через горловину, дополнительно нагревается (температура горловины 600…650˚), так же как и топливо. Все это способствует интенсивному смесеобразованию. В вихревую камеру подается вся порция топлива и здесь создается обогащенная смесь, полное сгорание топлива невозможно. В результате повышения давления в вихревой камере горящий заряд перетекает в основную камеру, где сосредоточена основная часть воздуха. Здесь происходит быстрое и полное догорание топлива, даже при малых значениях α = 1,15…1,2.

В отличие от вихревой камеры, предкамера (вспомогательная камера) имеет относительно меньшие объем и сечение горловины (рис. 3 , в, г). Это вызывает повышенные потери при перетекании. Направление осей отверстий, соединяющих цилиндр с предкамерой, обеспечивает беспорядочное движение заряда в последней во время такта сжатия, скорости перетекания достигают 300 м/с. Впрыскивание топлива осуществляется навстречу движению заряда, поступающего из цилиндра. В предкамере наступает быстрое, но неполное сгорание обогащенной смеси, давление в ней быстро возрастает, начинается перетекание горящего заряда в основную полость, где благодаря интенсивному перемешиванию топливо быстро и полностью сгорает.

Что такое смесеобразование в двигателе

Главное меню

• Главная
• Паровые машины
• Двигатели внутреннего сгорания
• Электродвигатели
• Автоматическое регулирование двигателей
  • Автоматические регуляторы непрямого действия
  • Автоматические регуляторы прямого действия
  • Автоматическое регулирование
  • Двигатель как регулируемый объект
    • Угол опережения впрыска топлива в двигателе
    • Автоматическое регулирование температуры в системах охлаждения и смазки двигателя
    • Регулируемый наддув в двигателе
    • Установка автоматического регулятора угловой скорости в двигателе
    • Установка на двигателях автоматических регуляторов и устройств
    • Дифференциальное уравнение дизеля без наддува
    • Дифференциальное уравнение дизеля с автономным газотурбинным наддувом
    • Расчет циклов подачи топлива
    • Дифференциальное уравнение выпускного коллектора
    • Дифференциальное уравнение впускного коллектора
    • Дифференциальное уравнение турбокомпрессора
    • Передаточная функция двигателя
    • Дифференциальное уравнение двигателя
    • Переходные процессы в работе двигателя
    • Неустановившиеся режимы работы двигателей
    • Устойчивость режимов работы двигателей
    • Выработка энергии двигателем для потребителей
    • Статические характеристики двигателя
    • Режимы работы двигателя
    • Схема комбинированного двигателя
    • Особенности двигателя как регулируемого объекта
  • Двухимпульсные автоматические регуляторы
  • Динамические свойства элементов системы двигателя
  • Компоновка регулятора с двигателем
  • Параллельная работа двигателя
  • Переходные процессы в системах авто. регулирования
  • Синтез систем автоматического регулирования
  • Системы автоматического регулирования двигателей
  • Устойчивость систем автоматического регулирования
• Восстановление и ремонт двигателей СМД
• Топливо для двигателей
• Карта сайта

Судовые двигатели

• Судовые двигатели внутреннего сгорания
• Судовые паровые турбины
• Судовые газовые турбины
• Судовые дизельные установки

Важнейшей особенностью карбюраторных двигателей является приготовление горючей смеси. Это двигатели низкого сжатия с внеш­ним смесеобразованием с принудительным зажиганием горючей смеси. Они выполняются преимущественно четырехтактными.

Карбюраторные двигатели работают на легком жидком топливе. Процесс сгорания в этих двигателях обычно длится 1 / ₃₀₀ — 1 / ₄₀₀ сек. Для того чтобы в столь короткое время обеспечить полное сгорание, смесь должна быть соответ­ствующим образом приго­товлена. Процесс приго­товления горючей смеси называется карбюрацией, а прибор, в кото­ром осуществляется кар­бюрация, называется кар­ бюратором

Карбюратор должен выполнять следующие опе­рации:

а) приготовлять горю­чую смесь нужного каче­ства, т. е. при различных режимах работы смеши­вать нужное количество топлива с определенным количеством воздуха;

б) обеспечивать хороший распыл, с тем чтобы все топливо испарилось до начала сгорания;

в) осуществлять поступление в цилиндр однородной по составу смеси.

Рассмотрим способ образования горючей смеси в простейшем карбюраторе (фиг. 71). Топливо из бачка под напором поступает по каналу, перекрытому игольчатым клапаном 4, в поплавковую камеру 2. Поплавком 3 уровень топлива в поплавковой камере, а следовательно, и напор топлива поддерживается почти постоянным, с тем чтобы этот уровень был несколько ниже отверстия форсунки 7 ; таким образом, при неработающем двигателе утечка топлива не про­исходит. При всасывающем ходе поршня 10, т. е. при движении его вниз воздух через патрубок 8 проходит диффузор 6, в котором его скорость значительно повышается, а следовательно, давление понижается. Благодаря разрежению топливо из поплавковой камеры через калиброванное проходное отверстие 1 , называемое жикле­ ром , и форсунку 7 фонтанирует в диффузор, распадаясь при этом на мелкие капли, испаряющиеся в воздушном потоке. Количество смеси, всасываемой через впускной клапан 9, регулируется дроссель­ной заслонкой 5.

Воспламенение сжатой рабочей смеси производится электриче­ской искрой. Угол опережения зажигания обычно берется 25—30° до в. м. т. Сгорание смеси происходит с мгновенным повышением давления при почти неизменном объеме.

Горючая смесь топлива и воздуха, составленная так, что топливо в двигателе сгорает полностью, называется нормальной. При нормальной горючей смеси двигатель работает наиболее эконо­мично. Если количество воздуха, приходящееся на единицу веса топлива в смеси, будет больше нормальной, то такая смесь назы­вается бедно й. Сгорание бедной смеси происходит медленнее с догоранием в период расширения и выпуска, в связи с чем двигатель не развивает полной мощности. Если количество воздуха, приходя­щееся на единицу, веса топлива, меньше, чем у нормальной горючей смеси, то такая смесь называется богатой . При богатой смеси, вследствие недостатка воздуха, происходит неполное сгорание, что вызывает падение мощности двигателя при большом расходе топлива.

Рассмотренный выше карбюратор может обслуживать двигатель, работающий с постоянным числом оборотов. При увеличении числа оборотов двигателя в таком карбюраторе смесь обогащается. Поэтому для обслуживания двигателей, работающих при перемен­ном режиме, применяются карбюраторы, снабженные рядом доба­вочных приспособлений.

СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ

процесс получения рабочей (горючей) смеси в двигателях внутр. сгорания. Различают 2 осн. вида С.: внешнее и внутреннее. При внешнем С. процесс получения рабочей смеси осуществляется гл. обр. вне рабочего цилиндра двигателя. При внутреннем С., например в дизелях, рабочая смесь образуется внутри цилиндра. Хорошее С. в карбюраторных двигателях обусловливается хорошей испаряемостью топлива и правильным соотношением в рабочей смеси топлива и воздуха; в дизелях — мелкостью распыливания топлива и равномерным распределением капель топлива во всём объёме воздуха. Качество С. определяет мощность и экономичность двигателя.

Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

• СМАЧИВАНИЕ
• СМЕСЕПРИГОТОВИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Смотреть что такое «СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ» в других словарях:

смесеобразование — смесеобразование … Орфографический словарь-справочник

СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕ — (в двигателях внутреннего сгорания) образование горючей смеси. Внешнее смесеобразование (вне цилиндра) осуществляется карбюратором (в карбюраторных двигателях) или смесителем (в газовых двигателях), внутреннее смесеобразование форсункой… … Большой Энциклопедический словарь

смесеобразование — сущ., кол во синонимов: 2 • карбюрация (3) • образование (194) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

смесеобразование — я; ср. Процесс образования смесей. Ускоренное с. С. в двигателях внутреннего сгорания (перемешивание топлива с воздухом или др. окислителем для наиболее полного и быстрого сгорания топлива). * * * смесеобразование (в двигателях внутреннего… … Энциклопедический словарь

Смесеобразование — (в двигателях внутреннего сгорания), образование горючей смеси. Внешнее смесеобразование (вне цилиндра) осуществляется карбюратором (в карбюраторных двигателях) или смесителем (в газовых двигателях), внутреннее смесеобразование форсункой… … Автомобильный словарь

смесеобразование — mišinio paruošimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Degiojo mišinio paruošimas vidaus degimo varikliuose. Galimi du pagrindiniai mišinio paruošimo būdai: išorinis ir vidinis. Išorinis – toks mišinio paruošimas, kai degiojo mišinio… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Смесеобразование — в двигателях внутреннего cгopaния, перемешивание топлива с воздухом (или другим окислителем) в двигателях для наиболее полного и быстрого сгорания топлива. В карбюраторных двигателях С. обеспечивается Карбюратором, в дизелях и бензиновых… … Большая советская энциклопедия

Смесеобразование — ср. Процесс образования смесей. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 … Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

смесеобразование — смесеобразование, смесеобразования, смесеобразования, смесеобразований, смесеобразованию, смесеобразованиям, смесеобразование, смесеобразования, смесеобразованием, смесеобразованиями, смесеобразовании, смесеобразованиях (Источник: «Полная… … Формы слов

смесеобразование — смесеобразов ание, я … Русский орфографический словарь