Понятие о внешнем смесеобразовании в ДВС

В двигателях с искровым зажиганием образование горючей смеси происходит главным образом вне цилиндра двигателя.

Для быстрого и полного сгорания топлива необходимо полное испарение топлива и перемешивание его с воздухом в определенном количественном соотношении. Смесь паров топлива с воздухом называется горючей смесью, а испарение топлива и перемешивание с воздухом называется смесеобразованием.

Процесс смесеобразования начинается в карбюраторе, где происходит распыливание жидкого топлива, продолжается в период движения горючей смеси по впускному трубопроводу и завершается внутри цилиндра в течение тактов впуска и сжатия.

Полнота и скорость сгорания топлива определяются не только её составом, характеризуемым коэффициентом избытка воздуха, но и такими факторами, как однородность горючей смеси, скорость, место и время образования топливовоздушной смеси.

Однородной называется топливовоздушная смесь, компоненты которой находятся в газовой фазе, а каждая молекула топлива окружена одинаковым количеством молекул кислорода. Такая смесь иногда называется гомогенной смесью. Топливовоздушная смесь, состоящая из компонентов, находящихся в различных фазовых состояниях (газ-жидкость), называется неоднородной или гетерогенной смесью.

Смешение компонентов горючей смеси происходит в результате молекулярной диффузии одного газа в другой через поверхности, разделяющие их объемы или потоки.

В современных быстроходных двигателях на процесс смесеобразования отводится очень короткое время, в течение которого необходимо получить хорошо перемешанную топливовоздушную смесь. Это можно обеспечить интенсификацией процесса смесеобразования в период, предшествующий сгоранию горючей смеси.

Интенсификация диффузионных процессов смесеобразования достигается за счет следующих факторов:

• повышение температуры смешивающихся компонентов;

• увеличение поверхностей смешивающихся компонентов разделением потоков на отдельные капли, струйки или объемы;

• организация турбулентной диффузии компонентов из одной среды в другую определенных объемов;

• организация вихреобразования свежего заряда в процессе наполнения;

• применение многодырчатых форсунок для впрыска топлива и др.

Смесеобразование неразрывно связано с распределением свежего заряда по отдельным цилиндрам для многоцилиндровых двигателей. Количество топлива в жидкой фазе, условия для его распределения по цилиндрам могут быть различными, что определяет различие в массе топлива на цилиндр, а следовательно, различие горючей смеси по составу (по коэффициенту избытка воздуха а).

Равномерность состава смеси по цилиндрам и однородность топливовоздушной смеси можно обеспечить тонким распыливанием жидкого топлива, подогревом впускного тракта, рациональной конструкцией впускного трубопровода, применением впрыска топлива непосредственно в цилиндр двигателя.