Особенности смесеобразования в дизелях

В дизелях топливо поступает от насоса высокого давления и посредством форсунок впрыскивается в цилиндры под давле­нием в несколько раз превышающим давление воздуха в конце такта сжатия. Смесеобразование начинается с момента поступ­ления топлива в цилиндр. При этом в результате трения о воз­дух струя топлива распыливается на мельчайшие частицы, ко­торые образуют топливный факел конусообразной формы.

Чтобы обеспечить наилучшие мощностные и экономические показатели работы дизеля, необходимо впрыскивать топливо в его цилиндры до прихода поршня в в.м.т. Угол, на который кривошип коленчатого вала не доходит до в.м.т. в момент на­чала впрыскивания топлива, называют углом опережения впрыс­кивания топлива.

В цилиндры дизеля фактически поступает одно и то же коли­чество воздуха независимо от его нагрузки. При малой нагруз­ке в цилиндрах практически всегда имеется достаточное коли­чество воздуха для полного сгорания топлива. В этом случае коэффициент избытка воздуха имеет большую величину. С уве­личением нагрузки возрастает только подача топлива, но при этом значение коэффициента избытка воздуха уменьшает­ся, вследствие чего ухудшается процесс сгорания топлива. По­этому минимальное значение коэффициента избытка воздуха для различных типов дизелей, соответствующее их бездымной работе, устанавливают в пределах а = 1,3-1,7, что обуславли­вает также высокую экономичность дизелей по сравнению с карбюраторными двигателями.

Существенное влияние на улучшение смесеобразования и процесса сгорания оказывают способы приготовления рабочей смеси и принятая форма камеры сгорания. По способу приго­товления смеси различают объемное, объемно - пленочное и плё­ночное смесеобразование. Каждому из этих способов присущи свои характерные особенности, для реализации которых тре­буются камеры сгорания с соответствующими конструктивны­ми решениями.

Рис. 8.1. Камеры сгорания дизелей:

а-ЯМЗ-238; б-ЗИЛ-645; в-вихревого типа

Существующие камеры сгорания дизелей по общности ос­новных признаков их конструкции объединяют в две большие группы: неразделенные (однополостные) и разделенные (двух-полостные).

Неразделенные камеры сгорания (рис. 8.1,а) представляют со­бой объем 3, заключенный между днищем поршня, когда он на­ходится в в.м.т., и плоскостью головки 2. Такие камеры называ­ют также однополостными с объемным смесеобразованием. Форму такой камеры сгорания стараются согласовать с формой струи топлива, подаваемого форсункой 1. Такой принцип смесе­образования используется в дизелях ЯМЗ и КАМАЗ.

В современных дизелях используется также пленочное сме­сеобразование, которое характеризуется тем, что большая часть впрыскиваемого топлива подается на горячие стенки шарооб­разной камеры сгорания, на которых оно образует пленку, а затем испаряется, отнимая часть тепла от стенок.

Принципиальная разница между объемным и пленочным спо­собами смесеобразования заключается в том, что в первом случае частицы распыленного топлива непосредственно смешиваются с воздухом, а во втором основная часть топлива сначала испаряет­ся и в парообразном состоянии перемешивается с воздухом при интенсивном вихревом его движении в камере.

Разновидностью указанных способов смесеобразования яв­ляется объемно-пленочное смесеобразование, которое облада­ет свойствами как объемного, так и пленочного смесеобразования.

Разделенные камеры сгорания состоят из двух объемов, со­единенных между собой каналами: основного объема, заклю­ченного в полости над днищем поршня, и дополнительного, расположенного чаще всего в головке блока. Применяются в основном две группы разделенных или двухполостных камер: предкамеры и вихревые камеры.

В вихрекамерных дизелях (рис. 8.1 ,в) объем дополнительной камеры 10 составляет 0,5-0,7 общего объема камеры сгорания. Основная 12 и дополнительная 10 камеры соединяются кана­лом 11, который располагается тангенциально к образующей дополнительной камеры, в результате чего обеспечивается вих­ревое движение воздуха.

В дизелях с предкамерным смесеобразованием предкамера имеет цилиндрическую форму и соединяется прямым каналом с основной камерой, расположенной в днище поршня. В резуль­тате частичного воспламенения топлива в момент его впрыс­кивания в предкамере создается высокая температура и давле­ние, способствующие более эффективному смесеобразованию и сгоранию топлива в основной камере.