Процессы смесеобразования и сгорания в двигателях с искровым зажиганием

Распыливание топлива при центральном впрыскивании и в карбюраторах начинается в период, когда струя топлива после ее выхода из отверстия форсунки или распылителя под воздействием сил аэродинамического сопротивления и за счет высокой кинетической энергии воздуха распадается на пленки и капли различных диаметров. По мере движения капли дробятся на более мелкие. С повышением мелкости распыливания растет суммарная поверхность капель, что приводит к более быстрому превращению топлива в пар.

С увеличением скорости воздуха мелкость и однородность распыливания улучшаются, а при больших вязкости и поверхностном натяжении топлива — ухудшаются. Так, при пуске карбюраторного двигателя распыливания топлива практически нет.

При впрыскивании бензина качество распыливания зависит от давления впрыскивания, формы распыливающих отверстий форсунки и скорости течения топлива в них.

В системах впрыскивания наибольшее применение получили электромагнитные форсунки, к которым топливо подводится под давлением 0,15...0,4 МП а для получения капель требуемого размера.

Распыливание пленки и капель топлива продолжается при движении топливовоздушной смеси через сечения между впускным клапаном и его седлом, а на частичных нагрузках — в щели, образуемой прикрытой дроссельной заслонкой.

Образование и движение пленки топлива возникает в каналах и трубопроводах впускной системы. При движении топлива из-за взаимодействия с потоком воздуха и гравитации оно частично оседает на стенках впускного трубопровода и образует топливную пленку. Из-за действия сил поверхностного натяжения, сцепления со стенкой, тяжести и других сил скорость движения пленки топлива в несколько десятков раз меньше скорости потока смеси. С пленки потоком воздуха могут срываться капельки топлива (вторичное распыливание).

При впрыскивании бензина обычно в пленку попадает 60...80% топлива. Ее количество зависит от места установки форсунки, дальнобойности струи, мелкости распыливания, а в случае распределенного впрыскивания в каждый цилиндр — и от момента его начала.

В карбюраторных двигателях на режимах полных нагрузок и малой частоты вращения до 25 % от общего расхода топлива попадает в пленку на выходе из впускного трубопровода. Это связано с небольшой скоростью потока воздуха и недостаточной мелкостью распыливания топлива.

Испарение топлива необходимо для получения однородной смеси топлива с воздухом и организации эффективного процесса сгорания. Во впускном канале, до поступления в цилиндр, смесь является двухфазной. Топливо в смеси находится в газовой и жидкой фазах.

При центральном впрыскивании и карбюрации для испарения пленки впускной трубопровод специально подогревают жидкостью из системы охлаждения или отработавшими газами. В зависимости от конструкции впускного тракта и режима работы на выходе из впускного трубопровода в горючей смеси топливо на 60...95 % находится в виде паров.

Процесс испарения топлива продолжается и в цилиндре во время тактов впуска и сжатия, а к началу сгорания топливо испаряется практически полностью.