Вопрос 3. Охарактеризуйте особенности смесеобразования в дизельных и карбюраторных двс и укажите способы его улучшения.

Под смесеобразованием в двигателе понимают комплекс взаимосвязанных процессов, имеющих место при дозировании топлива и воздуха, распыливании, испарении и перемешивании топлива с воздухом. У четырехтактных двигателей смесеобразование начинается в карбюраторе, форсунке или смесителе, продолжается во впускном тракте и заканчивается в цилиндре.

В карбюраторных двигателях процесс приготовления горючей смеси происходит в карбюраторе, в котором топливо смешивается с потоком воздуха за счёт эродинамических сил, вызываемых энергией потока воздуха, засасываемого двигателем. В инжекторных двигателях впрыск топлива в воздушный поток осуществляют специальные форсунки, к которым топливо подаётся под давлением, а дозирование осуществляется электронным блоком управления.

Распыливание топлива. Сразу же после выхода струи топлива из карбюратора начинается ее распад в результате воздействия сил аэродинамического сопротивления поскольку скорость воздуха выше скорости топлива (для дробления топлива используется кинетическая энергия воздуха).

На расстоянии нескольких миллиметров от отверстия распылителя струя распадается на пленки и капли различных диаметров (~100 мкм), которые могут дробиться. Улучшение процесса распыливания при увеличении скорости воздуха в диффузоре и меньших значениях вязкости топлива способствует быстрому испарению.

В системах впрыскивания бензина наибольшее применение получили электромагнитные форсунки, к которым топливо подводится под давлением 0,15...0,4 МПа, что обеспечивает получение капель со средним диаметром 220...400, 200...270 и 50...100 мкм соответственно

Испарение топлива. Для обеспечения качественного смесеобразования необходимо испарить топливо. До поступления в цилиндр топливовоздушная смесь является двухфазной, так как топливо в ней находится в газовой и жидкой фазах. С поверхности капель и пленки топливо испаряется при сравнительно небольших температурах. Распределение топлива по каналам разветвленного впускного трубопровода, а значит, и по цилиндрам карбюраторного двигателя или при центральном впрыскивании может характеризоваться значительно большей неравномерностью. Это означает, что и состав смеси в цилиндрах будет неодинаковым. Выход – подогрев впускного коллектора (например, частью охлаждающей жидкости).

В дизельных двигателях смесеобразование начинается в момент начала впрыска топлива из распылителя форсункой под действием перепада давлений между распыливающими отверстиями и камерой сгорания и заканчивается в конце его сгорания.

Топливо должно быть раздроблено на мельчайшие капли, равномерно распределено в воздушной среде камеры сгорания. Однако условия смесеобразования у дизельных двигателей хуже: время, отводимое на распыливание, смесеобразование и сгорание примерно в 10 раз меньше (0.001–0.003 с). При этом необходимо осуществлять впрыскивание топлива в строго определенные фазы цикла, что не всегда удается при работе дизеля на всех возможных режимах.

В дизельных двигателях применяются разделенная и неразделенная схемы подачи топлива. В разделенной - топливо от ТНВД подается по топливопроводам к форсункам. В неразделенной системе ТНВД и форсунка объединены в один узел, а топливопровод отсутствует. Наибольшее распространение получила разделенная система питания. В этой системе топливо из топливного бака по топливопроводу низкого давления поступает к подкачивающей помпе через фильтр. Помпа нагнетает топливо к фильтру, ТНВД, форсункам (10-150 МПа) и затем - в камеры сгорания цилиндров. Воздух поступает в цилиндры через впускной коллектор, пройдя воздухоочиститель. Мелкораспыленное топливо, впрыскиваемое форсунками (100-400 м/с), проникает в среду сжатого и нагретого воздуха (3-4 МПа; 750-900 К), воспламеняется и сгорает. В целях более полного сгорания топлива работа дизельных двигателей происходит при высоком коэффициенте избытка воздуха (от 1.6 и более), что приводит к понижению среднего эффективного давления, литровой мощности и к увеличению веса двигателя.