Воспламенение и сгорание топлива

Для получения высокого индикаторного КПД двигателя необходимо полностью и своевременно сжечь топливо и выделить топливо при нахождении поршня вблизи ВМТ. Скорость сгорания смеси зависит от ее однородности и турбулизации в камере сгорания. О качестве сгорания можно судить по индикаторной диаграмме (рис. 3.4), на которой условно выделяют три фазы.

Первая фаза Θ, называется начальной фазой сгорания или фазой формирования фронта пламени. Она начинается в момент подачи электрической искры и заканчивается, когда давление в результате выделения теплоты в цилиндре будет выше, чем при сжатии смеси без сгорания. В этой фазе очаг горения формируется в зоне между электродами свечи при высоких температурах, а затем превращается во фронт пламени. В этот период сгорает 2...3% топлива. На длительность θ[ влияют следующие факторы.

Состав смеси: максимальная скорость сгорания и, следовательно, наименьшее значение θ[ соответствует составу смеси при α = = 0,8...0,9; значительное обеднение смеси резко ухудшает стабильность воспламенения вплоть до появления пропусков в отдельных цилиндрах.

Вихревое движение заряда: сокращению длительности θ! способствует интенсивное вихревое движение заряда в цилиндре при применении винтовых или тангенциальных впускных каналов.

Степень сжатия: высокие значения ε увеличивают температуру и давление рабочей смеси; при этом растет скорость сгорания и уменьшается длительность θ[.

Частота вращения: длительность θ| в градусах ПКВ возрастает с увеличением частоты вращения.

Нагрузка двигателя: при прикрытии дроссельной заслонки растет доля отработавших газов в рабочей смеси, снижается ее давление и ухудшается стабильность воспламенения, что увеличивает длительности βι.

Характеристики искрового разряда: с ростом пробивного напряжения, длительности и стабильности разряда θ[ уменьшается.

Вторая фаза ΘΗ называется основной фазой сгорания. Она длится до момента достижения максимального давления цикла ρζ. Длительность 0И определяется турбулентным горением, при котором максимальная скорость распространения пламени может составить 60 ...80 м/с. В ней сгорает 80... 85 % топлива. Обычно эффективный КПД г\е достигает максимального значения, если вторая фаза сгорания располагается симметрично относительно ВМТ; при полной нагрузке 0ц = 25...30°.

При повышении частоты вращения длительность второй фазы по времени уменьшается пропорционально изменению длительности всего цикла, а в градусах ПКВ она практически не изменяется из-за турбулизации заряда и повышения скорости фронта пламени.

При расположении свечи зажигания в центре камеры сгорания значение 0U уменьшается.

Третья фаза θηι называется фазой догорания. Она начинается в момент достижения максимального давления цикла. В этой фазе остатки смеси догорают в пристеночных слоях, а отдельные объемы рабочей смеси догорают за фронтом пламени. Момент окончания этой фазы определяется концом тепловыделения и на диаграмме не виден.