Смесеобразование: ᐉ Смесеобразование

Смесеобразование в бензиновых двигателях, способы смесеобразования

Топливо, используемое в двигателях с искровым зажиганием, является более летучим, чем дизельное топливо, к тому же его смешивание с воздухом до попадания в камеру сгорания занимает больше времени, чем в дизеле. В результате двигатели с искровым зажиганием работают на более однородных смесях, которые, кроме того, очень близки к стехиометрическим (λ = 1). Дизели всегда работают на обедненных смесях (λ > 1). Если коэффициент избытка воздуха топливо-воздушной смеси недостаточно велик (λ < 1), это приводит к повышенным выбросам сажи, CO и CH.

Смесеобразование однородной топливной смеси

Для качественного смесеобразования однородной топливо-воздушной смеси топливо в момент зажигания должно полностью испариться, так как только качественная газовая или газо-паровая смесь может достичь состояния однородности.

Если существуют факторы, препятствующие полному испарению топлива и приводящие к ухудшению качества смеси (например, низкая температура при холодном пуске двигателя), то следует подать дополнительную порцию топлива, чтобы обогатить топливовоздушную смесь и сделать ее, таким образом, легко воспламеняемой (обогащение смеси при холодном пуске двигателя).

Система смесеобразования, кроме обеспечения однородности смеси, также отвечает за регулирование нагрузки двигателя (дроссельное регулирование) и сведение до минимума отклонения соотношения воздух/топливо в разных цилиндрах двигателя.

Смесеобразование неоднородной топливной смеси

Целью смесеобразования неоднородной топливо воздушной смеси является обеспечение работы двигателя во всех его режимах без дроссельного регулирования мощности. Внутреннее охлаждение является побочным эффектом от использования непосредственного впрыска топлива и двигатели этого типа могут работать при более высоких значениях степени сжатия. Сочетание этих двух факторов (отсутствие дроссельного регулирования и более высокие степени сжатия) обеспечивает получение более высокого коэффициента полезного действия, чем в случаях применения однородных топливных смесей. Нагрузка двигателя при этом регулируется изменением количества впрыскиваемого топлива.

Разработки систем смесеобразования дает новый импульс к развитию «гибридного» способа смесеобразования или способа «с послойным распределением заряда по составу», возможности применения которых интенсивно исследовались, начиная с 1970 года. Определенный прорыв в этом вопросе произошел с разработкой высокоскоростных топливных систем с электромагнитными форсунками, которые позволили обеспечить гибкость в регулировании момента впрыска топливной смеси и требуемые высокие давления этого впрыска.

GDI – непосредственный впрыск бензина – стал обобщенным термином, используемым для идентификации разрабатываемых во всем мире систем смесеобразования. На смесеобразование основное влияние оказывают расположение свечи зажигания и топливной форсунки, а характер циркуляции этой смеси в камере сгорания является сопутствующим фактором. Вихревое движение смеси (производимое винтовыми и тангенциальными каналами) – это в основном вращение вокруг оси параллельной оси цилиндра двигателя.

Точность размещения свечи зажигания относительно струи топлива, подаваемого форсункой, является определяющим моментом для системы с прямым впрыском топлива.

Свеча зажигания находится в условиях тяжелых нагрузок, так как она подвергается непосредственному воздействию впрыскиваемого топлива. При способе смесеобразования, когда топливо впрыскивается в выемку на днище поршня или в поток завихренного воздуха и направляется на свечу зажигания за счет вращательного движения заряда, — требования к точности расположения свечи и форсунки в этом случае не столь высоки.

Способы смесеобразования неоднородной смеси работают при избытке воздуха (управление без использования дросселя) и поэтому необходима разработка каталитических нейтрализаторов, снижающих выброс оксидов азота в отработавших газах двигателей, работающих на бедных смесях.

Другие статьи по системам питания двигателя

• Топливные системы двигателей
• Системы впрыска топлива
• Моновпрыск — устройство и принцип работы
• Система впрыска топлива KE-Jetronic
• Система впрыска топлива L-Jetronic
• Система впрыска топлива LH-Jetronic
• Топливные форсунки двигателей
• Системы регулировки и подачи топлива
• Система непосредственного впрыска топлива MED-Motronic

Способы смесеобразования дизелей — MirMarine

Поступающее в цилиндр дизеля топливо должно сгорать полностью и в определенный период времени. Для этого топливо должно быть распылено на мельчайшие частицы (по возможности одинакового размера) и смешано с воздухом так, чтобы каждая частица распыленного топлива была обеспечена необходимым для сгорания количеством воздуха.

Теоретически для сгорания 1 кг нефтяного топлива требуется около 15 кг воздуха. В действительности количество воздуха, потребное для сгорания 1 кг топлива, может отличаться, и притом значительно, от теоретически необходимого. Это зависит от качества смесеобразования.

Оценивается качество смесеобразования коэффициентом избытка воздуха α, который представляет собой отношение действительно расходуемого количества воздуха m_д для полного сгорания 1 кг топлива к теоретически необходимому
m_т : α = m_д / m_т

При внешнем смесеобразовании (карбюраторные двигатели) α = 0,95÷1,1

При внутреннем смесеобразовании (дизели, калоризаторные двигатели) α = 1,4÷2,2

У компрессорных дизелей смесеобразование осуществляется при помощи форсунок, в которые подаются топливо под давлением 50 — 60 бар и для его распыливания — сжатый воздух от компрессора под давлением 60—70 бар.

У бескомпрессорных дизелей смесеобразование обеспечивается также при помощи форсунок, но за счет высокого давления топлива, создаваемого топливными насосами, и использования завихрений воздуха при его сжатии в цилиндре.

В зависимости от конструкции и формы камеры сгорания различают двигатели с неразделенными и с разделенными камерами сгорания.

У дизелей с неразделенными камерами сгорания применяется прямоструйное смесеобразование — характеризуется высоким давлением топлива (от 250—700 до 2000 бар), поступающего в форсунку, и наличием в распылителе форсунки от 4 до 12 распыливающих отверстий диаметром от 0,2 до 0,9 мм, в зависимости от мощности цилиндра двигателя.

Форма камеры сгорания (рис. 18) приближается к форме факела впрыскиваемого топлива. Этим достигается равномерное распределение частиц топлива по всему объему камеры сгорания.

Площадь поверхностей, ограничивающих камеру сгорания, по отношению к ее объему невелика, что позволяет уменьшать потери тепла в окружающую среду
и достигать высокой экономичности.

При прямоструйном смесеобразовании коэффициент избытка воздуха колеблется в пределах α = 1,8÷2,2. Столь высокий коэффициент избытка воздуха отчасти объясняется использованием воздуха для некоторого охлаждения стенок камеры сгорания.

У некоторых быстроходных дизелей применяется пленочное смесеобразование (рис. 19, а). В объем камеры сгорания входит небольшое пространство между поршнем и крышкой цилиндра, а также объем сферической выемки в поршне. Топливо через форсунку с одним отверстием впрыскивается под давлением 150—170 бар в сферическую выемку, покрывая тонкой пленкой поверхность поршня. При соприкосновении с нагретой поверхностью выемки топливо испаряется, интенсивно перемешиваясь с воздухом.

Экономичность при таком способе смесеобразования несколько ниже, чем при прямоструйном; коэффициент избытка воздуха α = 1,6÷1,8.

У дизелей с предкамерным смесеобразованием (двигатели с разделенными камерами сгорания) камера сгорания состоит из двух камер (рис. 19, б): основной, расположенной между поршнем и крышкой цилиндра, и предкамеры, объем которой составляет около 30% всего объема.

Топливо под давлением 120—150 бар впрыскивается через одно дырчатую форсунку в предкамеру. Здесь оно воспламеняется, и часть его сгорает, повышая давление в предкамере. Отсюда через соединительное отверстие несгоревшее топливо выбрасывается в основную камеру, где смешивается с оставшимся воздухом и окончательно
сгорает.

Ввиду большой площади поверхности камеры сгорания экономичность при этом способе ниже, чем при способах смесеобразования, рассмотренных ранее, пусковые качества двигателя хуже.
Коэффициент избытка воздуха а = 1,5÷1,7.

При вихрекамерном смесеобразовании (рис. 19, в) смешивание топлива с воздухом достигается за счет интенсивного завихрения воздуха в вихревой камере. Этому способствуют расположенные на донышке поршня кругообразные выточки.

Топливо под давлением 120—150 бар подается через форсунку с одним отверстием в вихревую камеру, где воспламеняется и частично сгорает. Сгорание остального топлива завершается в основной камере, куда оно выбрасывается через горловину вихревой камеры. Экономичность и пусковые качества — примерно такие же, как в случае предкамерного смесеобразования. Коэффициент избытка воздуха а = 1,4÷1,6.

Процессы смесеобразования, воспламенения и сгорания дизельного двигателя

Открытый доступ

Проблема		Веб-конференция E3S. Том 264, 2021 Международная научная конференция «Строительная механика, гидравлика и гидротехника» (КОНМЕХИДРО — 2021)
Номер статьи		04062
Количество страниц)		19
Секция		Механизация, электрификация сельского хозяйства и возобновляемые источники энергии
ДОИ		https://doi.org/10.1051/e3sconf/202126404062
Опубликовано онлайн		02 июня 2021 г.

E3S Web of Conferences 264 , 04062 (2021)

Jumaniyoz Ismatov ^{1 *} и Obidjon Ergashev ² 9003 9002 ¹ 666666666666666666666666666. 2 Ташкентский государственный университет путей сообщения, Ташкент, Узбекистан

^* Автор, ответственный за переписку: [email protected]

Реферат

Одной из наиболее значимых концепций глубокой перестройки хозяйственного механизма Республики Узбекистан является создание целостной, эффективной и гибкой системы управления экономикой и реализация на этой основе программы повышения технического уровня и качество машин. Автомобильный парк нашей страны в большей степени пополняется автомобилями с дизельными двигателями. Развитие современного дизельного двигателестроения идет путем форсирования двигателей: увеличения среднего эффективного давления и частоты вращения. Поэтому высокая надежность и срок службы, топливная экономичность и экологические показатели являются основными критериями их качества. Форсирование дизелей приводит к увеличению тепловых и механических нагрузок на основные детали цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) (поршень, гильза и головка блока цилиндров), значительному повышению их температуры, а также температуры поршневых колец и клапаны. Перегрев деталей сопровождается формированием температурных полей с выраженной неравномерностью распределения температуры и, как следствие, ростом термических напряжений с одновременным ухудшением механических свойств материала, образованием трещин и, в конечном итоге, разрушением. части. В связи с этим становится актуальной задача защиты деталей от избыточного воздействия высоких тепловых нагрузок со стороны рабочего тела, или, другими словами, задача создания дизеля с уменьшенным отводом тепла от рабочего тела.

© The Authors, опубликовано EDP Sciences, 2021

Это статья с открытым доступом, распространяемая в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License 4.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии, что оригинал работа цитируется правильно.

Показатели текущего использования показывают совокупное количество просмотров статей (просмотры полнотекстовых статей, включая просмотры HTML, загрузки PDF и ePub, согласно имеющимся данным) и просмотров рефератов на платформе Vision4Press.

Данные соответствуют использованию на платформе после 2015 года. Текущие показатели использования доступны через 48-96 часов после онлайн-публикации и обновляются ежедневно в рабочие дни.

Влияние внешнего смесеобразования и технологии рециркуляции отработавших газов на дизельный двигатель PCCI

• Бхиогаде, Гириш

;

• Сурьяванши, Дж. Г.

Аннотация

Ограничения на выбросы выхлопных газов дизельных двигателей становятся все более жесткими в связи с повышением осведомленности о защите окружающей среды. Это ставит перед производителями дизельных двигателей задачу найти новый баланс между производительностью двигателя и выбросами. Усовершенствованные режимы сгорания для дизельных двигателей, такие как воспламенение от сжатия с однородным зарядом (HCCI) и воспламенение от сжатия с предварительно смешанным зарядом (PCCI), которые могут одновременно снизить выбросы выхлопных газов и существенно улучшить термический КПД, привлекают все большее внимание. Чтобы иметь достаточно времени для приготовления гомогенной смеси, для достижения горения ПХИ был использован метод внешнего смесеобразования. Устройство, известное как испаритель дизельного топлива, использовалось для производства паров дизельного топлива. Пары дизельного топлива смешиваются с воздухом на впускном отверстии двигателя, образуя гомогенный заряд перед началом сгорания. Метод рециркуляции выхлопных газов использовался для контроля раннего воспламенения предварительно перемешанного заряда. В ходе экспериментов было установлено, что использование технологии внешнего смесеобразования с EGR в двигателе PCCI снижает выбросы NOx на 43,57%, но увеличивает выбросы HC и CO из-за низкотемпературного сгорания.