Рассмотрим основные физические процессы, имеющие место при смесеобразовании в карбюраторном двигателе.
Воздушный (пневматический) способ распиливания начинается сразу после выхода струи топлива из распылителя в результате воздействия скоростного потока воздуха на струю, после чего последняя распадается на капли различного диаметра. Дроблением крупных капель на более мелкие обеспечивают увеличение суммарной поверхности капель, что способствует их более быстрому прогреву и испарению. Например, распиливание шарообразной капли топлива объемом Vк=1 см на мелкие капли диаметром Dк=20 мкм увеличивает поверхность испарения с S₁=4,85 см² до S₂=3000 см², то есть в 620 раз.
Интенсификация распиливания топлива достигается увеличением относительной скорости воздуха при взаимодействии со струей топлива, что способствует интенсивному оттоку паров от капли топлива к воздуху. В этот момент испарение топлива идет главным образом за счет теплоты самих капель, поэтому испариться полностью успевают лишь самые мелкие капли Крупные капли топлива в результате взаимодействия с потоком воздуха, а также действия гравитационных сил оседают на стенках впускного трубопровода, образуя топливную пленку. В результате взаимодействия сил сцепления топлива со стенкой, касательного усилия от потока воздуха, проходящего над топливной пленкой, сил тяжести и сил поверхностного натяжения движение пленки принимает сложный характер. Скорость движения пленки существенно меньше скорости потока горючей смеси и направлена по направлению движения воздушного потока. Наибольшее количество пленки образуется на режимах полных нагрузок и малых частотах вращения коленчатого вала, когда скорость потока воздуха невелика, а следовательно, распиливание топлива на мелкие капли затруднено. Испарение топлива с топливной пленки вследствие малой её поверхности происходит медленно. Доля испарившегося топлива при входе в цилиндр составляет порядка 60 -80%. Остальная часть топлива в виде капель и пленки достигает внутреннего пространства цилиндра. Образование топливной пленки крайне нежелательно, так как приводит к неравномерному распределению топлива по цилиндрам. Этим обуславливается то, что из-за неодинакового сопротивления каналов впускного трубопровода многоцилиндрового двигателя и неравномерного распределения топливной пленки по сечениям потока наблюдается неравномерный состав горючей смеси по цилиндрам, который может достигать 15-20%, что ухудшает экономические, мощностные и экологические показатели двигателя.
Особенно часто неравномерный состав смеси наблюдается при резком открытии или закрытии дроссельной заслонки, то есть при работе двигателя на неустановившихся режимах, когда нарушается баланс между количеством топлива, выпадающем в пленку, и испарившимся топливом.
Для улучшения испарения топлива из топливной пленки впускной трубопровод обычно подогревается охлаждающей жидкостью из системы охлаждения или отработавшими газами.
Процесс испарения и перемешивания топлива с воздухом продолжается в процессе наполнения цилиндра свежим зарядом, особенно интенсивно, когда свежий заряд при входе в цилиндр закручивается в вихревой поток и перемешивается с горячими остаточными газами.
Процесс испарения топлива и перемешивания с воздухом продолжается в процессе сжатия свежего заряда, так что к моменту воспламенения топливовоздушная смесь становится практически гомогенной.
На процессы испарения и перемешивания топлива и воздуха большое влияние оказывают скорость движения воздуха и наличие теплообмена. С ростом скорости движения воздуха и температуры возрастает интенсивность теплообмена воздуха и капель топлива, повышается давление насыщенных паров. Чем выше давление насыщенных паров ниже величина поверхностного натяжения жидкого топлива, меньше теплота парообразования, тем лучше испаряемость топлива, тем меньший подвод теплоты требуется для полного испарения топлива.
Как известно, различные фракции бензина выкипают в интервале температур 50-225°C, поэтому при смесеобразовании в карбюраторном двигателе происходит фракционирование бензина, при котором в первую очередь испаряются наиболее легкие фракции, а в каплях и пленке оказываются в основном средние и тяжелые фракции.
В результате в цилиндрах двигателя может оказаться топливовоздушная смесь не только различного состава, но и различного фракционного состава
(Текст скопирован с этого портала vwmanual.ru)
Обеспечение равномерного распределения воздушной смеси по количеству, качеству и одинаковому фракционному составу по цилиндрам многоцилиндрового двигателя представляет собой сложную и важную проблему.
Комментарии посетителей