Процесс сгорания в карбюраторных двигателях

На рисунке изображена развернутая индикаторная диаграмма, построенная в зависимости давления от угла поворота коленчатого вала.

Точка m на диаграмме расположена за Q⁰ до В.М.Т. и соответствует моменту зажигания. Угол Q⁰ называют углом опережения зажигания.

В течение некоторого промежутка времени (на индикаторной диаграмме от т. m до т. n) закон изменения давления остается неизменным. В этот период, называемый периодом скрытого горения, в смеси возникают очаги горения и протекают химические и тепловые процессы, подготавливающие смесь к горению. Теплота, выделяющаяся при этом, расходуется на нагрев значительного объема не воспламененной смеси, поэтому нарастание давления и температуры газов невелики.

Затем вследствие более интенсивного протекания реакций окисления топлива давление в цилиндре резко повышается (на диаграмме от т. n до т. z) и возрастает температура газов. Это второй период процесса сгорания, его называют периодом видимого горения. В точке Z давление достигает своего максимума и к этому моменту основная часть топлива сгорает. Далее (на диаграмме после т. Z) происходит сгорание топлива, не успевшего сгореть своевременно. Вследствие того, что объем значительно увеличивается, давление падает. Сгорание при падении давления называют догоранием.

Давление и температура в конце сгорания смеси (в точке Z) имеют следующие значения:

Р_z = 25 – 45 кг/см²,

Т_z = 2300 – 2700 К.

Скорость нарастания давления в период видимого горения характеризуется повышением давления на 1⁰ поворота коленчатого вала. Эта величина определяет жесткость работы двигателя.

Установлено, что жесткость работы карбюраторного двигателя не должна превышать 2,5 кг/см² на 1⁰ поворота коленчатого вала.

Жесткая работа двигателя обычно сопровождается стуками и приводит к быстрому износу деталей двигателя.

С целью обеспечения наиболее полного сгорания топлива в отводимое для этого отрезок времени необходимо увеличивать скорость распространения фронта пламени до пределов, обеспечивающих нормальную (не жесткую) работу двигателя.

Большое влияние на скорость распространения фронта пламени оказывает состав горючей смеси.

Наибольшая скорость распространения фронта пламени имеет место при некотором недостатке воздуха в смеси, когда a = 0,85 – 0,90.

При этом коэффициенте избытка воздуха двигатель развивает максимальную мощность.

Скорость распространения фронта пламени уменьшается, если a больше или меньше чем указанный. При a = 0,40 – 0,50 и a = 1,4 – 1,5 рабочая смесь вообще не воспламеняется.

Скорость распространения фронта пламени увеличивается при:

- наличии вихревого движения смеси

- повышении температуры смеси перед воспламенением

-повышении степени сжатия

- уменьшении содержания в смеси остаточных газов.

Однако если степень сжатия превышает допустимую величину, нормальное сгорание нарушается и переходит в детонационное.

Большое влияние на возникновение детонационного сгорания оказывает эксплуатационный режим работы двигателя.

Возможность возникновения детонационного сгорания уменьшается при:

- уменьшении угла опережения зажигания

- увеличении числа оборотов двигателя

- интенсивном охлаждении цилиндров

- изменении состава горючей смеси (наиболее склона к детонации смесь при a = 0,80 – 0,95).