تشکیل اختلاطآماده سازی مخلوط کاری از سوخت و هوا برای احتراق در سیلندرهای موتور نامیده می شود. فرآیند تشکیل مخلوط تقریباً بلافاصله اتفاق می افتد: از 0.03 تا 0.06 ثانیه در موتورهای احتراق داخلی کم سرعت و از 0.003 تا 0.006 ثانیه در موتورهای پرسرعت. برای دستیابی به احتراق کامل سوخت در سیلندرها، لازم است اطمینان حاصل شود که مخلوط کاری از ترکیب و کیفیت مورد نیاز به دست آمده است. اگر تشکیل مخلوط رضایت بخش نباشد (به دلیل اختلاط ضعیف سوخت با هوا) و کمبود اکسیژن در مخلوط کار وجود داشته باشد، احتراق ناقص رخ می دهد که منجر به کاهش راندمان موتور احتراق داخلی می شود. عملکرد اقتصادی موتور عمدتاً با اطمینان از کاملترین و سریعترین احتراق سوخت در سیلندرهای نزدیک به c به دست می آید. m.t در این مورد، پاشیدن سوخت به کوچکترین ذرات همگن ممکن و توزیع آنها به طور مساوی در کل حجم محفظه احتراق بسیار مهم است.
در حال حاضر روش‌های تشکیل مخلوط تک محفظه، پیش محفظه و گرداب محفظه عمدتاً در موتورهای احتراق داخلی دریایی استفاده می‌شود.
در تشکیل مخلوط تک محفظهسوخت در حالت پراکنده ریز و تحت فشار بالا مستقیماً به محفظه احتراق تشکیل شده توسط سر پیستون، درپوش و دیواره سیلندر تزریق می شود. با تزریق مستقیم توسط پمپ سوخت، فشار 20-50 مگاپاسکال و در انواع خاصی از موتورها 100-150 مگاپاسکال ایجاد می شود. کیفیت تشکیل مخلوط عمدتاً به هماهنگی پیکربندی محفظه احتراق با شکل و توزیع مشعل های احتراق سوخت بستگی دارد. برای این منظور، نازل های انژکتور دارای; 5-10 سوراخ با قطر 0.15-1 میلی متر. در حین تزریق، سوخت با عبور از سوراخ های کوچک در نازل، سرعتی بیش از 200 متر در ثانیه به دست می آورد که نفوذ عمیق آن را به هوای فشرده در محفظه احتراق تضمین می کند.
محفظه احتراق نوع Hesselmann:

کیفیت اختلاط ذرات سوخت با هوا در درجه اول به شکل محفظه احتراق بستگی دارد. اختلاط بسیار خوبی در محفظه ای که در شکل بالا نشان داده شده و اولین بار توسط Hesselman پیشنهاد شده است، حاصل می شود. به طور گسترده ای در موتورهای احتراق داخلی چهار زمانه و دو زمانه استفاده می شود. طرفین 1 در لبه های پیستون از ورود ذرات سوخت به دیواره های بوش جلوگیری می کند 2 سیلندر دارای دمای نسبتاً پایین
موتورهای احتراق داخلی پرقدرت اغلب دارای پیستون هایی با کف مقعر هستند. محفظه احتراق تشکیل شده توسط پوشش سیلندر و پیستون این طرح امکان تشکیل مخلوط خوب را فراهم می کند.
در تشکیل مخلوط با تزریق مستقیم سوخت به یک محفظه تقسیم نشده، دومی می تواند شکلی ساده با سطح خنک کننده نسبتا کوچک داشته باشد. بنابراین، موتورهای احتراق داخلی با روش تشکیل مخلوط تک محفظه از نظر طراحی ساده و اقتصادی ترین هستند.
معایب روش تشکیل مخلوط تک محفظه به شرح زیر است: نیاز به افزایش نسبت هوای اضافی برای اطمینان از احتراق سوخت با کیفیت بالا. حساسیت به تغییرات سرعت (به دلیل بدتر شدن کیفیت اتمیزه شدن هنگام کاهش سرعت موتور)؛ فشار بسیار بالای سوخت تزریقی که باعث پیچیده شدن و افزایش هزینه تجهیزات سوخت می شود. علاوه بر این، با توجه به سوراخ های کوچک نازل های انژکتور، استفاده از سوخت با دقت تصفیه شده ضروری است. به همین دلیل، انجام تشکیل مخلوط تک محفظه در موتورهای احتراق داخلی کم مصرف با سرعت بالا بسیار دشوار است، زیرا با مصرف سوخت کم، قطر سوراخ های نازل انژکتور باید به میزان قابل توجهی کاهش یابد. ساخت نازل های چند سوراخه با سوراخ های نازل با قطر بسیار کم بسیار دشوار است؛ علاوه بر این، چنین سوراخ هایی در حین کار به سرعت مسدود می شوند و نازل از کار می افتد. بنابراین، در موتورهای احتراق داخلی پرسرعت کم مصرف، تشکیل مخلوط با محفظه‌های احتراق مجزا (محفظه پیش محفظه و محفظه گردابی) که با نازل تک سوراخ انجام می‌شود، مؤثرتر است.

شکل یک سیلندر موتور احتراق داخلی با تشکیل مخلوط پیش محفظه. محفظه احتراق از یک پیش محفظه تشکیل شده است 2 در درب و محفظه اصلی قرار دارد 1 در فضای بالای پیستون، متصل به هم. حجم پیش محفظه 25-40 درصد از حجم کل محفظه احتراق است. هنگامی که فشرده می شود، هوا در سیلندر با سرعت بالا از طریق کانال های اتصال وارد می شود 4 به پیش محفظه، ایجاد گرداب شدید در آن. سوخت تحت فشار 8-12 مگاپاسکال با استفاده از یک نازل تک سوراخ به داخل محفظه اولیه تزریق می شود. 3 ، به خوبی با هوا مخلوط می شود، مشتعل می شود، اما به دلیل کمبود هوا فقط تا حدی می سوزد. قسمت باقیمانده (سوخته نشده) سوخت همراه با محصولات احتراق تحت فشار 5-6 مگاپاسکال به محفظه احتراق اصلی تخلیه می شود. در این مورد، سوخت به شدت اتمیزه می شود، با هوا مخلوط می شود و می سوزد. مزایای موتورهای احتراق داخلی با تشکیل مخلوط پیش محفظه شامل این واقعیت است که آنها به تجهیزات سوختی نیاز ندارند که تحت فشار بسیار بالا کار می کنند و به سوخت بسیار خالص نیاز ندارند.
معایب اصلی این موتورهای احتراق داخلی عبارتند از: طراحی پیچیده تر روکش سیلندرها، ایجاد خطر ترک ناشی از تنش های حرارتی. مشکل راه اندازی موتور سرد؛ افزایش مصرف سوخت به دلیل تشکیل مخلوط ناقص. سطح نسبتاً بزرگ دیواره های پیش محفظه باعث خنک شدن شدید هوا در هنگام فشرده شدن هوا در هنگام راه اندازی موتور می شود که به دست آوردن دمای لازم برای خوداشتعالی سوخت را دشوار می کند. بنابراین، در موتورهایی با روش تشکیل مخلوط پیش محفظه، تراکم بالاتر مجاز است (نسبت تراکم به 17-18 می رسد) و از شمع برقی و گرم کردن هوای ورودی در دوره راه اندازی استفاده می شود.

روش تشکیل مخلوط محفظه گردابهمچنین در موتورهای احتراق داخلی پرسرعت و کم مصرف استفاده می شود. در این موتورها محفظه احتراق نیز به دو قسمت تقسیم می شود. محفظه گرداب که شکل کروی یا استوانه ای دارد در پوشش سیلندر یا بلوک سیلندر قرار می گیرد و توسط یک کانال اتصال که به صورت مماس به دیواره محفظه گرداب هدایت می شود با محفظه احتراق اصلی ارتباط برقرار می کند. به همین دلیل هوای فشرده از طریق کانال اتصال به محفظه گرداب جریان می یابد 1 ، یک حرکت چرخشی در آن دریافت می کند که باعث اختلاط خوب سوخت با هوا می شود. حجم محفظه گرداب 50-80 درصد حجم کل محفظه احتراق است. سوخت به محفظه گرداب توسط یک نازل تک سوراخ تامین می شود 2 تحت فشار 10-12 مگاپاسکال. قطر سوراخ نازل نازل 1-4 میلی متر است.
استفاده از روش محفظه چرخشی اتمیزه کردن سوخت، احتراق نسبتاً کامل سوخت را در موتورهای احتراق داخلی با سرعت بالا تضمین می کند. از معایب چنین موتورهایی می توان به افزایش مصرف سوخت و مشکل در راه اندازی آنها اشاره کرد. برای تسهیل راه اندازی موتور احتراق داخلی، از شمع برقی استفاده می شود 3 در کنار نازل قرار دارد.
مصرف سوخت خاص برای موتورهایی با روش های تشکیل مخلوط پیش محفظه و گرداب محفظه 10-15 درصد بیشتر از موتورهای با تشکیل مخلوط تک محفظه است.

تشکیل مخلوط فرآیند اختلاط سوخت با هوا و تشکیل یک مخلوط قابل احتراق در مدت زمان بسیار کوتاه است. هرچه ذرات سوخت به طور یکنواخت در سراسر محفظه احتراق توزیع شوند، فرآیند احتراق کامل تر است. همگن شدن مخلوط با تبخیر سوخت تضمین می شود، اما برای تبخیر خوب، سوخت مایع باید از قبل پاشیده شود. اتمیزه شدن سوخت نیز به سرعت جریان هوا بستگی دارد، اما افزایش بیش از حد آن مقاومت هیدرودینامیکی مجرای مکش را افزایش می دهد که بدتر...

کار خود را در شبکه های اجتماعی به اشتراک بگذارید

اگر این کار به درد شما نمی خورد، در پایین صفحه لیستی از آثار مشابه وجود دارد. همچنین می توانید از دکمه جستجو استفاده کنید

صفحه 4

تشکیل مخلوط در موتورهای احتراق داخلی

سخنرانی 6.7

تشکیل مخلوط در یخ

1. تشکیل مخلوط در موتورهای کاربراتوری

بهبود فرآیند احتراق تا حد زیادی به کیفیت تشکیل مخلوط بستگی دارد. تشکیل مخلوط فرآیند اختلاط سوخت با هوا و تشکیل یک مخلوط قابل احتراق در مدت زمان بسیار کوتاه است. هرچه ذرات سوخت به طور یکنواخت در سراسر محفظه احتراق توزیع شوند، فرآیند احتراق کامل تر است. موتورهایی با تشکیل مخلوط خارجی و داخلی وجود دارد. در موتورهایی با تشکیل مخلوط خارجی، همگن شدن مخلوط در کاربراتور و هنگام حرکت در امتداد منیفولد ورودی اتفاق می افتد. اینها موتورهای کاربراتوری و گازسوز هستند. همگن شدن مخلوط با تبخیر سوخت تضمین می شود، اما برای تبخیر خوب، سوخت مایع باید از قبل اتمیزه شود. اتمیزه شدن دقیق با شکل بخش های خروجی سوراخ ها یا کانال های نازل تضمین می شود. اتمیزه شدن سوخت نیز به سرعت جریان هوا بستگی دارد، اما افزایش بیش از حد آن مقاومت هیدرودینامیکی مجرای ورودی را افزایش می دهد که باعث بدتر شدن پر شدن سیلندر می شود. ضریب کشش سطحی و دما بر انرژی تکه تکه شدن جت تأثیر می گذارد. قطرات بزرگتر به دیواره‌های مجرای ورودی می‌رسند و به شکل لایه‌ای روی دیواره‌ها می‌نشینند که روان‌کننده موجود در سیلندرها را می‌شوید و همگنی مخلوط را کاهش می‌دهد. فیلم با سرعت قابل توجهی کمتر از جریان مخلوط حرکت می کند. اختلاط بخار سوخت و هوا هم به دلیل انتشار و هم به دلیل آشفتگی جریان سوخت و بخار هوا اتفاق می افتد. تشکیل مخلوط از کاربراتور شروع می شود و به سیلندر موتور ختم می شود. اخیراً سیستم های پیش محفظه شعله ور ظاهر شده اند.

تبخیر کامل بنزین با گرم کردن مخلوط در منیفولد ورودی با استفاده از گازهای خروجی یا خنک کننده تضمین می شود.

ترکیب مخلوط با حالت بار تعیین می شود: مخلوط غنی از شروع موتور (آلفا = 0.4-0.6). بیکار (آلفا = 0.86-0.95)؛ بارهای متوسط ​​(آلفا = 1.05-1.15)؛ توان کل (آلفا = 0.86-0.95)؛ شتاب موتور (غنی سازی شدید مخلوط). کاربراتور اولیه نمی تواند ترکیب مخلوط با کیفیت بالا را فراهم کند، بنابراین کاربراتورهای مدرن دارای سیستم ها و دستگاه های خاصی هستند که تهیه مخلوطی از ترکیب مورد نیاز را در تمام حالت های بار تضمین می کند.

در موتورهای کاربراتوری دو زمانه، تشکیل مخلوط از کاربراتور شروع می شود و به محفظه میل لنگ و سیلندر موتور ختم می شود.

1. سی اندازه گیری در موتورهای با تزریق سوخت سبک

کاربراتوری معایبی دارد: دیفیوزر و دریچه گاز مقاومت ایجاد می کنند. یخ زدن محفظه مخلوط کاربراتور؛ ناهمگونی ترکیب مخلوط؛ توزیع ناهموار مخلوط در بین سیلندرها. سیستم تزریق اجباری سوخت سبک این کاستی ها و سایر نواقص را برطرف می کند. تزریق اجباری یکنواختی خوب مخلوط را به دلیل اتمیزه شدن تحت فشار تضمین می کند، نیازی به گرم کردن مخلوط نیست، پاکسازی اقتصادی تر یک موتور 2 زمانه بدون اتلاف سوخت امکان پذیر است، مقدار اجزای سمی در گاز خروجی کاهش می یابد. و روشن شدن آسان موتور در دماهای زیر صفر تضمین می شود. نقطه ضعف سیستم انژکتور دشواری تنظیم سوخت است.

تزریق به منیفولد ورودی یا سیلندرهای موتور وجود دارد. تزریق مداوم یا تغذیه چرخه ای هماهنگ با عملکرد سیلندرها؛ تزریق زیرو فشار بالا (400-500KPa) یا فشار بالا (1000-1500KPa). تزریق سوخت توسط پمپ بنزین، فیلترها، شیر کاهنده فشار، انژکتورها و اتصالات انجام می شود. کنترل سوخت می تواند مکانیکی یا الکترونیکی باشد. عملکرد دستگاه کنترل جریان نیاز به جمع آوری داده ها در مورد سرعت میل لنگ، خلاء در سیستم ورودی، بار، خنک کننده و دمای گازهای خروجی دارد. داده های دریافتی توسط یک مینی کامپیوتر پردازش شده و مطابق با نتایج به دست آمده، منبع سوخت تغییر می کند.

1. تشکیل مخلوط در موتورهای دیزلی

در موتورهایی با تشکیل مخلوط داخلی، هوا وارد سیلندر می شود و سپس سوخت ریز اتمیزه شده در آنجا تامین می شود که با هوای داخل سیلندر مخلوط می شود. این اختلاط حجمی است. اندازه قطرات در جت یکسان نیست. قسمت میانی جت از ذرات بزرگتر و قسمت بیرونی از ذرات کوچکتر تشکیل شده است. میکروگراف نشان می دهد که با افزایش فشار، اندازه ذرات به شدت کاهش می یابد. هرچه سوخت به طور مساوی در کل حجم سیلندر توزیع شود، مناطق با کمبود اکسیژن کمتر می شود.

در موتورهای دیزلی مدرن از سه روش اصلی تشکیل مخلوط استفاده می شود: جت برای محفظه های احتراق تقسیم نشده و تشکیل مخلوط و احتراق در محفظه های تقسیم شده به دو قسمت (پیش محفظه (35-20%) + محفظه احتراق اصلی، محفظه گردابی (حداکثر تا 80٪ + محفظه احتراق اصلی). دیزل هایی با محفظه های احتراق مجزا مصرف سوخت ویژه بالاتری دارند. این با مصرف انرژی در هنگام جریان هوا یا گاز از یک قسمت از محفظه به قسمت دیگر توضیح داده می شود.

برای موتورهایی با احتراق تقسیم نشده، اتمیزه شدن دقیق سوخت با حرکت هوای گردابی به دلیل شکل مارپیچی لوله ورودی تکمیل می شود.

تشکیل مخلوط فیلماخیراً با تزریق سوخت به دیواره های تشکیل مخلوط فیلم محفظه احتراق، راندمان تشکیل مخلوط افزایش یافته است. این تا حدودی روند احتراق را کند می کند و به کاهش حداکثر فشار سیکل کمک می کند.هنگام تشکیل یک مخلوط فیلم، فرد تلاش می کند, به طوری که حداقل مقدار سوخت در طول دوره تاخیر احتراق زمان تبخیر و مخلوط شدن با هوا را داشته باشد.

مشعل سوخت در یک زاویه حاد به دیواره محفظه احتراق عرضه می شود تا قطرات منعکس نشوند، اما به شکل یک فیلم نازک به ضخامت 0.012-0.014 میلی متر روی سطح پخش می شوند. مسیر مشعل از سوراخ نازل تا دیوار باید حداقل باشد تا میزان سوخت تبخیر شده در حین حرکت جت در محفظه احتراق کاهش یابد. جهت بردار سرعت بار هوا با جهت حرکت سوخت منطبق است که به پخش شدن فیلم کمک می کند. در عین حال، این امر تبخیر را کاهش می دهد، زیرا سرعت حرکت سوخت و هوا کاهش می یابد. انرژی جت های سوخت 2 برابر کمتر از جت های حجمی است (2.2-7.8 J/g). در عین حال، انرژی شارژ هوا باید 2 برابر بیشتر باشد. قطرات کوچک و بخارات حاصل به سمت مرکز محفظه احتراق حرکت می کنند.

گرمای تبخیر سوخت عمدتاً از پیستون (450-610K) تامین می شود. در دماهای بالاتر، سوخت شروع به جوشیدن می کند و به شکل کروی از دیواره ها جهش می کند؛ تجزیه حرارتی سوخت و کک شدن آن نیز خنک شدن پیستون با روغن ممکن است. تبخیر سوخت به دلیل حرکت هوا در طول دیوار اتفاق می افتد؛ فرآیند تبخیر پس از شروع احتراق به دلیل انتقال انرژی از شعله به دیواره ها به شدت افزایش می یابد.

مزایای. با PSO، راندمان موتور افزایش می‌یابد (218-227 گرم بر کیلووات ساعت)، میانگین فشار موثر، سفتی موتور کاهش می‌یابد (0.25-0.4 MPa/g)، حداکثر فشار سیکل به 7.0-7.5 مگاپاسکال افزایش می‌یابد. این موتور می تواند با سوخت های مختلف از جمله بنزین با اکتان بالا کار کند.

ایرادات مشکل در راه اندازی موتور، افزایش انتشار گازهای گلخانه ای در سرعت های پایین, افزایش ارتفاع و جرم پیستون به دلیل وجود CS در پیستون، مشکل در تقویت موتور به دلیل سرعت چرخش.

سوخت با استفاده از پمپ های تزریق و انژکتور تامین می شود. پمپ تزریق دوز سوخت و تحویل به موقع را تضمین می کند. نازل تامین، اتمیزه کردن دقیق سوخت، توزیع یکنواخت سوخت در کل حجم و قطع را فراهم می کند. نازل های بسته بسته به روش تشکیل مخلوط، طراحی متفاوتی از قسمت اسپری دارند: نازل های چند سوراخ (4-10 سوراخ با قطر 0.2-0.4 میلی متر) و نازل های تک سوراخ با پین در انتهای سوزن و نازل های تک سوراخ بدون پین.

مقدار سوخت عرضه شده به تمام سیلندرها باید یکسان و مطابق با بار باشد. برای تشکیل مخلوط با کیفیت بالا، سوخت 20-23 درجه قبل از رسیدن پیستون به TDC تامین می شود.

شاخص های عملکرد موتور به کیفیت عملکرد دستگاه های سیستم قدرت دیزل بستگی دارد: قدرت، پاسخ دریچه گاز، مصرف سوخت، فشار گاز در سیلندر موتور، سمیت اگزوز.

پیش محفظه های CS و محفظه های گردابی جدا شده.سوخت به یک محفظه اضافی واقع در سر سیلندر تزریق می شود. با توجه به جامپر در محفظه اضافی، حرکت قدرتمندی از هوای فشرده تشکیل می شود که به مخلوط شدن بهتر سوخت با هوا کمک می کند. پس از مشتعل شدن سوخت، فشار در محفظه اضافی ایجاد می شود و جریان گاز از طریق کانال جامپر به داخل محفظه پیستون بالا حرکت می کند. تشکیل مخلوط فقط کمی به انرژی جت سوخت بستگی دارد.

در محفظه گردابکانال اتصال در زاویه ای نسبت به صفحه انتهایی سر بلوک قرار دارد به طوری که سطح شکل دهی کانال با سطح محفظه مماس باشد. سوخت در زوایای قائم نسبت به جریان هوا به محفظه تزریق می شود. قطرات کوچک توسط جریان هوا گرفته می شود و متعلق به بخش مرکزی است، جایی که درجه حرارت بالاترین است. دوره تاخیر احتراق کوتاه سوخت در دماهای بالا، احتراق سریع و مطمئن سوخت را تضمین می کند. قطرات بزرگی از سوخت به سمت دیواره های محفظه احتراق جریان می یابد، در تماس با دیواره های گرم شده، سوخت نیز شروع به تبخیر می کند. حرکت شدید هوا در محفظه گردابی امکان نصب یک نازل نوع بسته با یک اتمایزر پین را فراهم می کند.

مزایای . حداکثر فشار کمتر، افزایش فشار کمتر، استفاده کامل تر از اکسیژن (آلفا 1.15-1.25) با اگزوز بدون دود، توانایی کار در سرعت های بالا با عملکرد رضایت بخش، توانایی استفاده از سوخت با ترکیبات کسری مختلف، فشار تزریق پایین تر.

ایرادات . مصرف سوخت ویژه بالاتر، بدتر شدن کیفیت شروع.

پیش محفظه دارای حجم کمتری است، منطقه کوچکتری از کانال اتصال (0.3-0.6٪ ازاف p)، هوا با سرعت بالا (230-320 متر بر ثانیه) به داخل پیش محفظه جریان می یابد. نازل معمولاً در امتداد محور پیش محفظه به سمت جریان قرار می گیرد. برای جلوگیری از غنی‌سازی بیش از حد مخلوط، تزریق باید درشت و فشرده باشد که با یک انژکتور تک پین در فشار پاشش سوخت پایین انجام می‌شود. اشتعال در قسمت بالایی اتاقک رخ می دهد و با استفاده از کل حجم محفظه، مشعل در کل حجم پخش می شود. فشار به شدت افزایش می یابد و با عبور از یک کانال باریک به داخل محفظه اصلی، اتصالی با توده اصلی هوا ایجاد می شود.

مزایای . حداکثر فشار کم (4.5-6 مگاپاسکال)، افزایش فشار کم (0.2-0.3 مگاپاسکال بر گرم)، گرمایش شدید هوا و سوخت، هزینه کمتر انرژی برای اتمیزه کردن سوخت، توانایی افزایش سرعت فرکانس موتور، سمیت کمتر.

ایرادات . بدتر شدن راندمان موتور، افزایش اتلاف گرما در سیستم خنک کننده، مشکل در راه اندازی موتور سرد (افزایش نسبت تراکم و نصب شمع های درخشان).

دیزل های دارای محفظه احتراق تقسیم نشده عملکرد اقتصادی و راه اندازی بهتری دارند و قابلیت استفاده از سوپرشارژ را دارند. بدترین شاخص برای ایجاد سر و صدا و فشار (0.4-1.2 MPa/g).

سوخت مورد استفاده در موتورهای اشتعال جرقه ای فرارتر از سوخت دیزل است و قبل از ورود به محفظه احتراق نسبت به دیزل زمان بیشتری طول می کشد تا با هوا مخلوط شود. در نتیجه، موتورهای جرقه زنی بر روی مخلوط های همگن تر کار می کنند، که آنها نیز بسیار نزدیک به استوکیومتری هستند (λ = 1). دیزلی ها همیشه روی مخلوط های بدون چربی کار می کنند (λ > 1). اگر ضریب هوای اضافی مخلوط سوخت و هوا به اندازه کافی زیاد نباشد (λ< 1), это приводит к повышенным выбросам сажи, CO и CH.

اختلاط تشکیل یک مخلوط سوخت همگن

برای تشکیل مخلوط با کیفیت بالا یک مخلوط سوخت-هوا همگن، سوخت باید در لحظه احتراق کاملاً تبخیر شود، زیرا فقط مخلوط گاز یا بخار گاز با کیفیت بالا می تواند به حالت همگن دست یابد.

اگر عواملی وجود داشته باشد که از تبخیر کامل سوخت جلوگیری می کند و منجر به بدتر شدن کیفیت مخلوط می شود (به عنوان مثال، دمای پایین در هنگام شروع سرد موتور)، باید مقدار بیشتری از سوخت برای غنی سازی هوا تهیه شود. -مخلوط سوخت و در نتیجه آن را به راحتی قابل اشتعال می کند (غنی سازی مخلوط در هنگام راه اندازی سرد موتور).

سیستم تشکیل مخلوط، علاوه بر اطمینان از همگنی مخلوط، وظیفه تنظیم بار موتور (کنترل دریچه گاز) و به حداقل رساندن انحراف نسبت هوا به سوخت در سیلندرهای مختلف موتور را نیز بر عهده دارد.

اختلاط تشکیل یک مخلوط سوخت ناهمگن

هدف از تشکیل مخلوط یک مخلوط غیر یکنواخت سوخت و هوا، اطمینان از کارکرد موتور در تمام حالت‌های آن بدون کنترل قدرت دریچه گاز است. خنک کننده داخلی یکی از عوارض جانبی تزریق مستقیم سوخت است و موتورهای این نوع می توانند با نسبت تراکم بالاتری کار کنند. ترکیب این دو عامل (عدم کنترل دریچه گاز و نسبت تراکم بالاتر) راندمان بالاتری نسبت به موارد استفاده از مخلوط سوخت همگن ایجاد می کند. بار موتور با تغییر مقدار سوخت تزریق شده تنظیم می شود.

توسعه سیستم‌های تشکیل مخلوط انگیزه جدیدی به توسعه روش ترکیبی تشکیل مخلوط یا روشی با توزیع بار لایه به لایه بر روی ترکیب می‌دهد، که امکان استفاده از آن از آن زمان به شدت مورد مطالعه قرار گرفته است. 1970. پیشرفت خاصی در این موضوع با توسعه سیستم های سوخت پرسرعت با انژکتورهای الکترومغناطیسی اتفاق افتاد که امکان ایجاد انعطاف پذیری در تنظیم زمان تزریق مخلوط سوخت و فشارهای بالای مورد نیاز این تزریق را فراهم کرد.

GDI – تزریق مستقیم بنزین- به یک اصطلاح عمومی تبدیل شده است که برای شناسایی سیستم های تشکیل مخلوط در حال توسعه در سراسر جهان استفاده می شود. تشکیل مخلوط عمدتاً تحت تأثیر محل شمع و انژکتور سوخت است و ماهیت گردش این مخلوط در محفظه احتراق یک عامل کمک کننده است. حرکت گردابی مخلوط (که توسط کانال های مارپیچ و مماسی ایجاد می شود) عمدتاً چرخش حول محوری موازی با محور سیلندر موتور است.

دقت قرارگیری شمع نسبت به جت سوخت عرضه شده توسط انژکتور یک عامل تعیین کننده برای سیستم تزریق مستقیم سوخت است.

شمع به دلیل اینکه مستقیماً در معرض سوخت تزریقی قرار می گیرد تحت فشار شدید قرار می گیرد. با روش تشکیل مخلوط، هنگامی که سوخت به یک شکاف در کف پیستون یا به جریان هوای چرخان تزریق می‌شود و به دلیل حرکت چرخشی شارژ به سمت شمع هدایت می‌شود، الزامات مربوط به دقت مکان شمع و انژکتور در این مورد چندان بالا نیستند.

روش های تشکیل مخلوط یک مخلوط ناهمگن با هوای اضافی (کنترل بدون استفاده از دریچه گاز) عمل می کند و بنابراین لازم است مبدل های کاتالیزوری ایجاد شود که انتشار اکسیدهای نیتروژن را در گازهای خروجی موتورهای کار بر روی مخلوط های بدون چربی کاهش دهد.

سخنرانی 2: سوخت ها و محصولات احتراق.

1. انواع سوخت های مورد استفاده در نیروگاه های حرارتی و مشخصات مختصر آنها.

2. پایه های فیزیکوشیمیایی فرآیند احتراق مخلوط های سوخت و هوا در نیروگاه های حرارتی مختلف.

3. محصولات احتراق و تاثیر آنها بر محیط زیست. روش های خنثی سازی محصولات احتراق

مواد سمی موجود در گازهای خروجی اگزوز

کنترل سوالات

سخنرانی 3: فرآیند کار یک نیروگاه پیستونی برای تجهیزات حمل و نقل

1. مفاهیم و تعاریف اساسی. چرخه، ضربات و زمان بندی سوپاپ موتورهای احتراق داخلی پیستونی. نمودارهای شاخص

2. فرآیندهای تبادل گاز. ویژگی ها و پارامترهای فرآیندهای تبادل گاز.

3. تأثیر عوامل مختلف بر فرآیندهای تبادل گاز. توسعه سیستم های تبادل گاز

4. فرآیند فشرده سازی

مقادیر پارامترهای فرآیند فشرده سازی

سخنرانی 4: فرآیند تشکیل مخلوط، احتراق و احتراق سوخت در موتورهای جرقه زنی.

1. فرآیند تشکیل مخلوط در موتورهای جرقه زنی.

2. احتراق و احتراق سوخت.

3. اختلالات احتراق.

4. تأثیر عوامل مختلف بر فرآیند احتراق.

1. تزریق سوخت و اتمیزه کردن.

2. تشکیل مخلوط در گازوئیل.

3. فرآیندهای احتراق و انتشار حرارت.

4. فرآیند گسترش

مقادیر پارامترهای فرآیند توسعه

کنترل سوالات

سخنرانی 6: شاخص و شاخص های موثر

1. شاخص های شاخص. تأثیر عوامل مختلف بر شاخص های نشانگر موتورهای جرقه زنی و موتورهای دیزلی.

تأثیر عوامل مختلف بر شاخص های نشانگر موتور جرقه زنی.

شکل. 6.1. وابستگی بازده نشانگر به ضریب هوای اضافی برای موتورهای جرقه زنی (الف) و موتورهای دیزلی (ب)

تاثیر عوامل مختلف بر شاخص های نشانگر دیزل.

2. تلفات مکانیکی در موتور

3. راندمان موتور

ارزش های شاخص و شاخص های موثر

4. تعادل حرارتی موتور

تاثیر عوامل مختلف بر تعادل حرارتی موتور

کنترل سوالات

سخنرانی 7. ویژگی ها و روش های افزایش توان نیروگاه ها.

1. ویژگی های نیروگاه ها.

2. انواع مشخصات موتورهای احتراق داخلی پیستونی.

3. راه های افزایش قدرت موتور

کنترل سوالات

1. ویژگی های حرکتی حرکت.

2. دینامیک مکانیزم میل لنگ

3. تأثیر روابط طراحی مکانیسم میل لنگ بر پارامترهای موتور

کنترل سوالات

سخنرانی 9: آزمایش نیروگاه ها.

1. اهداف و انواع آزمون ها.

2. روش ها و ابزار آزمایش نیروگاه ها.

3. اقدامات احتیاطی ایمنی در طول آزمایش.

کنترل سوالات

سخنرانی 10: مکانیزم میل لنگ.

1. طبقه بندی و هدف، طرح و نمودارهای سینماتیکی، طراحی عناصر بدنه و گروه استوانه.

2. طراحی عناصر گروه پیستونی.

3. طراحی عناصر گروه شاتون.

4. طراحی میل لنگ

کنترل سوالات

سخنرانی 11: مکانیسم زمان بندی

1. هدف، راه حل های اساسی طراحی و نمودارهای زمان بندی.

2. طراحی عناصر مکانیزم توزیع گاز

کنترل سوالات

سخنرانی شماره 12. سیستم روغن کاری و خنک کننده

1. توابع اساسی و عملکرد سیستم روانکاری.

2. واحدهای اصلی سیستم روانکاری

3. هدف و الزامات اساسی سیستم خنک کننده

4. واحدهای سیستم خنک کننده و کنترل دمای مایع خنک کننده

12.2. نمودار سیستم خنک کننده

کنترل سوالات

سخنرانی 13. سیستم تامین سوخت و هوا. سیستم قدرت موتور

1. هدف، الزامات اساسی و ویژگی های طراحی سیستم منبع تغذیه برای موتورهای جرقه زنی

2. هدف، الزامات اساسی و ویژگی های طراحی دستگاه های سیستم قدرت دیزل

3. الزامات سیستم های تصفیه هوا، ویژگی های طراحی دستگاه های تامین هوا.

کنترل سوالات

سخنرانی شماره 14. راه اندازی سیستم های نیروگاهی

1. روش های راه اندازی موتور

2. وسایلی که راه اندازی موتور را تسهیل می کند

کنترل سوالات

سخنرانی 15. بهره برداری از نیروگاه های در حال بهره برداری

1. بهره برداری از نیروگاه های در حال بهره برداری در شرایط ناپایدار.

2. شاخص های عملکرد فنی و اقتصادی نیروگاه های در حال بهره برداری.

ادبیات

1. فرآیند تشکیل مخلوط در موتورهای جرقه زنی.

مجموعه فرآیندهای به هم پیوسته دوز کردن سوخت و هوا، اتمیزه کردن و تبخیر سوخت و همچنین اختلاط سوخت با هوا را تشکیل مخلوط می نامند. کارایی فرآیند احتراق به ترکیب و کیفیت مخلوط هوا و سوخت به دست آمده در طول تشکیل مخلوط بستگی دارد.

در موتورهای چهار زمانه معمولاً سازماندهی می شود اختلاط خارجیکه با اندازه گیری سوخت و هوا در انژکتور، کاربراتور یا میکسر (موتور گازی) شروع می شود، در مجرای ورودی ادامه می یابد و به سیلندر موتور ختم می شود.

دو نوع وجود دارد تزریق سوخت: مرکزی - تزریق سوخت به منیفولد ورودی و توزیع شده - تزریق به کانال های ورودی سرسیلندر.

اتمیزه کردن سوختبا تزریق مرکزی و در کاربراتورها، در دوره ای شروع می شود که جریان سوخت پس از خروج از نازل یا سوراخ اتمایزر، تحت تأثیر نیروهای پسای آیرودینامیکی و به دلیل انرژی جنبشی بالای هوا، به لایه ها تبدیل می شود و می ریزد. با قطرهای مختلف با حرکت آنها، قطرات به قطرات کوچکتر تقسیم می شوند. با افزایش ظرافت اتمیزاسیون، سطح کل قطرات افزایش می یابد که منجر به تبدیل سریعتر سوخت به بخار می شود.

با افزایش سرعت هوا، ظرافت و یکنواختی اتمیزاسیون بهبود می یابد، اما با ویسکوزیته و کشش سطحی بالای سوخت، آنها بدتر می شوند. بنابراین، هنگام راه اندازی یک موتور کاربراتوری، عملاً هیچ اتمیزه شدن سوخت وجود ندارد.

هنگام تزریق بنزین، کیفیت اتمیزاسیون به فشار تزریق، شکل سوراخ های پاشش انژکتور و سرعت جریان سوخت از طریق آنها بستگی دارد.

در سیستم های تزریق، انژکتورهای الکترومغناطیسی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند، که سوخت تحت فشار 0.15...0.4 مگاپاسکال برای به دست آوردن قطرات با اندازه مورد نیاز به آنها عرضه می شود.

پاشش فیلم و قطرات سوخت همچنان ادامه می یابد که مخلوط هوا و سوخت از طریق بخش های بین دریچه ورودی و نشیمنگاه آن و در بارهای جزئی - در شکاف ایجاد شده توسط دریچه گاز بسته حرکت می کند.

تشکیل و حرکت یک فیلم سوخت در کانال ها و خطوط لوله سیستم ورودی رخ می دهد. همانطور که سوخت حرکت می کند، به دلیل تعامل با جریان هوا و گرانش، تا حدی بر روی دیواره های لوله ورودی می نشیند و یک لایه سوخت تشکیل می دهد. با توجه به عمل نیروهای کشش سطحی، چسبندگی به دیوار، گرانش و سایر نیروها، سرعت حرکت فیلم سوخت چندین ده برابر کمتر از سرعت جریان مخلوط است. قطرات سوخت ممکن است با جریان هوا (اتمیزه شدن ثانویه) از فیلم خارج شود.

هنگام تزریق بنزین، معمولا 60 ... 80٪ از سوخت وارد فیلم می شود. مقدار آن به محل نصب نازل، محدوده جت، ظرافت اسپری و در مورد تزریق توزیع شده به هر سیلندر - همچنین به لحظه شروع آن بستگی دارد.

در موتورهای کاربراتوری در بار کامل و سرعت کم، تا 25 درصد از کل مصرف سوخت به یک فیلم در خروجی منیفولد ورودی ختم می شود. این به دلیل سرعت کم جریان هوا و ظرافت ناکافی اتمیزه کردن سوخت است. هنگام بستن دریچه گاز، به دلیل اتمیزه شدن ثانویه سوخت در نزدیکی دریچه گاز، مقدار فیلم در منیفولد ورودی کمتر است.

تبخیر سوختبرای به دست آوردن مخلوطی همگن از سوخت و هوا و سازماندهی یک فرآیند احتراق کارآمد ضروری است. در کانال ورودی، قبل از ورود به سیلندر، مخلوط دو فاز است. سوخت موجود در مخلوط در فازهای گازی و مایع است.

با تزریق مرکزی و کاربراتوری، منیفولد ورودی به طور ویژه با مایع سیستم خنک کننده یا گازهای خروجی گرم می شود تا فیلم تبخیر شود. بسته به طراحی مجرای ورودی و حالت کار، در خروجی از لوله ورودی، 60 ... 95٪ از سوخت در مخلوط قابل احتراق به صورت بخار است.

فرآیند تبخیر سوخت در سیلندر در طول مکش و تراکم ادامه می یابد و با شروع احتراق، سوخت تقریباً به طور کامل تبخیر شده است.

با تزریق سوخت توزیع شده بر روی صفحه سوپاپ ورودی و موتور با بار کامل کار می کند، 30...50٪ از دوز چرخه ای سوخت قبل از ورود به سیلندر تبخیر می شود. هنگامی که سوخت بر روی دیواره های کانال ورودی تزریق می شود، نسبت سوخت تبخیر شده به دلیل افزایش زمان تبخیر آن به 50 ... 70٪ افزایش می یابد. در این مورد، گرم کردن لوله ورودی ضروری نیست.

شرایط برای تبخیر بنزین در شرایط شروع سرد بدتر می شود و سهم سوخت تبخیر شده قبل از ورود به سیلندر تنها 5 ... 10٪ است.

ترکیب ناهموار مخلوط، ورود به سیلندرهای مختلف موتور، در هنگام تزریق مرکزی و کاربراتوری، با هندسه و طول متفاوت کانال ها (مقاومت نابرابر شاخه های مجرای ورودی)، تفاوت در سرعت حرکت هوا و بخارات، قطرات تعیین می شود. و عمدتاً فیلم سوخت.

اگر طراحی لوله ورودی ناموفق باشد، درجه یکنواختی ترکیب مخلوط می تواند به ± 20٪ برسد که به طور قابل توجهی کارایی و قدرت موتور را کاهش می دهد.

ناهمواری ترکیب مخلوط به حالت کار موتور نیز بستگی دارد. با تزریق مرکزی و در موتور کاربراتوری، با افزایش سرعت چرخش، اتمیزه شدن و تبخیر سوخت بهبود می یابد، بنابراین ناهمواری ترکیب مخلوط کاهش می یابد. با کاهش بار موتور، تشکیل مخلوط بهبود می یابد.

با تزریق توزیع شده، ناهمواری ترکیب مخلوط در سراسر سیلندرها به عملکرد یکسان انژکتورها بستگی دارد. بیشترین ناهمواری در حالت بیکار در دوزهای چرخه ای پایین ممکن است.

سازماندهی تشکیل مخلوط خارجی موتورهای خودروهای گازی مشابه موتورهای کاربراتوری است. سوخت در حالت گازی وارد جریان هوا می شود. کیفیت مخلوط هوا و سوخت در طول تشکیل مخلوط خارجی به نقطه جوش و ضریب انتشار گاز بستگی دارد. این امر تشکیل یک مخلوط تقریباً همگن را تضمین می کند و توزیع آن در بین سیلندرها نسبت به موتورهای کاربراتوری یکنواخت تر است.

تشکیل مخلوط در موتورهای دیزلی در داخل سیلندر اتفاق می افتد و همزمان با ورود سوخت به سیلندر و تا حدی با فرآیند احتراق است.

زمان تخصیص یافته برای فرآیندهای تشکیل مخلوط و احتراق سوخت بسیار محدود است و 0.05-0.005 ثانیه است. در این راستا، الزامات فرآیند تشکیل مخلوط در درجه اول به اطمینان از احتراق کامل سوخت (بدون دود) می رسد.

فرآیند تشکیل مخلوط در موتورهای دیزل دریایی بسیار دشوار است، زیرا حالت کار موتور دیزل روی پروانه با بیشترین تعداد دور، یعنی حالتی با کمترین فاصله زمانی در طول فرآیند تشکیل مخلوط، با کمترین ضریب مطابقت دارد. هوای اضافی در مخلوط کاری (بار کامل موتور).

کیفیت فرآیند تشکیل مخلوط در یک موتور دیزلی با ظرافت اتمیزاسیون سوخت عرضه شده به سیلندر و توزیع قطرات سوخت در آنجا در سراسر فضای احتراق تعیین می شود.

بنابراین، اجازه دهید ابتدا فرآیند اتمیزه کردن سوخت را در نظر بگیریم. جریان سوختی که از نازل نازل به فضای تراکم در سیلندر جریان می یابد تحت تأثیر نیروهای خارجی مقاومت آیرودینامیکی هوای فشرده، نیروهای کشش سطحی و نیروهای چسبندگی سوخت، و همچنین اختلالات ناشی از جریان سوخت است.

نیروهای کشش آیرودینامیکی حرکت جت را مختل می کند و تحت تأثیر آنها جت به قطرات جداگانه می شکند. با افزایش سرعت جریان خروجی و چگالی محیطی که خروجی در آن رخ می دهد، نیروهای آیرودینامیکی افزایش می یابد. هر چه این نیروها بیشتر باشد، جت زودتر شکل خود را از دست می دهد و به قطرات منفرد تجزیه می شود. نیروهای کشش سطحی و نیروی چسبندگی سوخت، برعکس، با عمل خود تمایل دارند شکل جت را حفظ کنند، یعنی قسمت پیوسته جت را طولانی کنند.

اختلالات اولیه جت ناشی از: حرکت آشفته سوخت در داخل نازل نازل، نفوذ لبه های سوراخ نازل، ناهمواری دیواره های آن، تراکم پذیری سوخت و غیره است. اختلالات اولیه باعث تسریع در تجزیه نازل می شود. جت.

آزمایش‌ها نشان می‌دهند که جت در فاصله معینی از نازل به قطرات جداگانه تقسیم می‌شود و طول قسمت پیوسته جت (شکل 32) می‌تواند متفاوت باشد. در این مورد، اشکال زیر از فروپاشی جت مشاهده می شود: فروپاشی جت بدون تأثیر نیروهای مقاومت هوای آیرودینامیکی (شکل 32، a) در سرعت های خروجی کم تحت تأثیر نیروهای کشش سطحی و اختلالات اولیه رخ می دهد. فروپاشی جت در حضور برخی از تأثیر نیروهای مقاومت هوای آیرودینامیکی (شکل 32، b). متلاشی شدن جت، که با افزایش بیشتر در سرعت انقضا و بروز اختلالات عرضی اولیه (شکل 32، ج)] تجزیه جت به قطرات منفرد بلافاصله پس از خروج جت از سوراخ نازل نازل رخ می دهد.

شکل دوم تجزیه جت باید وجود داشته باشد تا فرآیند تشکیل مخلوط با کیفیت بالا به دست آید. خرابی جت عمدتاً تحت تأثیر سرعت خروج سوخت و چگالی محیطی است که جریان خروجی در آن رخ می دهد. تلاطم جت سوخت به میزان کمتری بر آن تأثیر می گذارد.

نمودار فروپاشی جت در شکل نشان داده شده است. 33. جت، با خروج از نازل، به نخ های جداگانه می شکند، که به نوبه خود به قطرات جداگانه تجزیه می شود. سطح مقطع جت به طور معمول به چهار بخش حلقوی تقسیم می شود. سرعت های خروجی در این مقاطع حلقوی با ارتین های 1؛ 2؛ 3 و 4 بیان می شود. بخش حلقوی بیرونی به دلیل بیشترین مقاومت هوا، کمترین سرعت را خواهد داشت و قسمت داخلی (هسته) بیشترین سرعت خروجی را دارد.

به دلیل تفاوت سرعت در مقطع جت، حرکت از هسته به سطح خارجی جت رخ می دهد. در نتیجه فروپاشی جت سوخت، قطراتی با قطرهای مختلف تشکیل می شود که اندازه آنها از چند میکرون تا 60-65 میکرون متغیر است. بر اساس داده های تجربی، متوسط ​​قطر قطرات برای موتورهای دیزلی با سرعت پایین 20-25 میکرون و برای موتورهای دیزلی با سرعت بالا حدود 6 میکرون است. ظرافت اسپری عمدتاً تحت تأثیر سرعت جریان سوخت از نازل انژکتور است که تقریباً به شرح زیر تعیین می شود:

برای به دست آوردن اتمیزه شدن سوخت که الزامات تشکیل مخلوط را برآورده کند، سرعت خروجی اگزوز باید در محدوده 250-400 متر بر ثانیه باشد. ضریب اگزوز φ به وضعیت سطح نازل بستگی دارد. برای سوراخ های نازل صاف استوانه ای با لبه های ورودی گرد (r? 0.1.-0.2 میلی متر) 0.7-0.8 است.

برای ارزیابی کمال اتمیزه شدن سوخت، از ویژگی های اتمیزه سازی استفاده می شود که ظرافت و یکنواختی اتمیزه شدن را در نظر می گیرد.

در شکل شکل 34 ویژگی های اسپری را نشان می دهد. محور ارتین، درصد قطرات قطر معین را از تعداد کل قطرات واقع در یک ناحیه معین نشان می دهد و محور آبسیسا، قطر قطرات را بر حسب میکرون نشان می دهد. هرچه قسمت بالای منحنی مشخصه به محور ارتین نزدیکتر باشد، ظرافت اتمیزه شدن بیشتر است و هر چه یکنواختی اتمیزه شدن بیشتر باشد، بالا و پایین شدن منحنی تندتر می شود. در شکل 34 مشخصه a بهترین و یکنواخت ترین اتمیزاسیون را دارد و مشخصه b درشت ترین، اما یکنواخت ترین و مشخصه 6 دارای ظرافت متوسط، اما اتمیزه شدن غیر یکنواخت است.

اندازه قطرات به‌عنوان قابل‌اعتمادترین، آزمایشی تعیین می‌شوند، زیرا مسیر نظری مشکلات قابل‌توجهی را ارائه می‌کند. روش تعیین تعداد و اندازه قطرات ممکن است متفاوت باشد. پرکاربردترین روش بر اساس گرفتن قطرات یک جت سوخت پاشیده شده روی صفحه ای است که با مقداری مایع (گلیسیرین، شیشه مایع، مخلوطی از آب و عصاره دباغی) پوشانده شده است. میکروگراف گرفته شده از صفحه به فرد اجازه می دهد قطر قطرات را اندازه گیری کرده و تعداد آنها را بشمارد.

مقدار مورد نیاز فشار پاشش، با افزایشی که در آن دبی سوخت افزایش می یابد، در نهایت در طول دوره آزمایش های تنظیم موتور تعیین می شود. به طور معمول، برای موتورهای دیزلی با سرعت پایین حدود 500 کیلوگرم بر سانتی متر مربع، برای موتورهای دیزلی با سرعت بالا 600-1000 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است. هنگام استفاده از انژکتور پمپ، فشار تزریق به 2000 کیلوگرم بر سانتی متر مربع می رسد.

از بین عناصر ساختاری سیستم تامین سوخت، اندازه قطر دهانه نازل بیشترین تأثیر را بر ظرافت اسپری دارد.

با کاهش قطر نازل، ظرافت و یکنواختی اسپری افزایش می یابد. در موتورهای پرسرعت با تشکیل مخلوط تک محفظه، قطر سوراخ‌های نازل معمولاً 0.15-0.3 میلی‌متر است و در موتورهای سرعت پایین بسته به قدرت سیلندر موتور به 0.8 میلی‌متر می‌رسد.

نسبت طول دهانه نازل به قطر، در محدوده مورد استفاده در موتورها، تقریباً هیچ تأثیری بر کیفیت اتمیزه شدن سوخت ندارد. باز شدن نازل استوانه ای صاف نازل کمترین مقاومت را در برابر خروج سوخت دارد و بنابراین خروجی از چنین نازلی با سرعت بیشتری نسبت به نازل های شکل های دیگر رخ می دهد. بنابراین، نازل استوانه ای صاف اسپری ریزتری را ارائه می دهد. به عنوان مثال، یک نازل با شیارهای مارپیچ دارای ضریب خروجی 0.37 است، در حالی که یک نازل استوانه ای صاف دارای ضریب خروج 0.7-0.8 است.

افزایش تعداد دورهای محور موتور و بر این اساس تعداد دورهای محور پمپ بنزین باعث افزایش سرعت پیستون پمپ بنزین و در نتیجه افزایش فشار تخلیه و دبی سوخت می شود.

در نظر گرفتن فرآیند متلاشی شدن جت فرار سوخت به ما این امکان را می دهد که نتیجه بگیریم که ویسکوزیته سوخت نیز بر ظرافت اتمیزه شدن تأثیر می گذارد. هرچه ویسکوزیته سوخت بیشتر باشد، فرآیند اتمیزه کردن کامل تر خواهد بود. داده های تجربی نشان می دهد که هر چه ویسکوزیته سوخت بیشتر باشد، اندازه قطرات سوخت اتمیزه شده بزرگتر است.

جریان سوخت پس از خروج از نازل نازل، همانطور که قبلاً توضیح داده شد، به رشته‌های جداگانه تقسیم می‌شود، که به نوبه خود به قطرات جداگانه تجزیه می‌شوند. کل توده قطرات یک ستون سوختی را تشکیل می دهد. ستون سوخت با دور شدن از نازل منبسط می شود و در نتیجه چگالی آن کاهش می یابد. تراکم مشعل در یک بخش نیز یکسان نیست.

شکل ستون سوخت در شکل نشان داده شده است. 35، که هسته مشعل 1 (تراکم تر) و پوسته 2 (تراکم کمتر) را نشان می دهد. منحنی 3 توزیع کمی قطرات را نشان می دهد و منحنی 4 توزیع سرعت آنها را نشان می دهد. هسته مشعل دارای بیشترین تراکم و سرعت است. این توزیع قطرات را می توان به صورت زیر توضیح داد. اولین قطره هایی که وارد فضای هوای فشرده می شوند به سرعت انرژی جنبشی خود را از دست می دهند، اما شرایط مطلوب تری را برای حرکت قطرات بعدی ایجاد می کنند. در نتیجه قطره های عقب به قطره های جلو می رسند و آنها را به طرفین فشار می دهند و به حرکت خود ادامه می دهند تا زمانی که توسط قطره های متحرک به عقب رانده شوند و غیره. این فرآیند دور زدن برخی از قطرات از قطرات دیگر به طور مداوم ادامه می یابد تا زمانی که بین انرژی جت در قسمت خروجی نازل و انرژی صرف شده برای غلبه بر اصطکاک بین ذرات سوخت، برای هل دادن قطرات سوخت به سمت جلو، تعادل برقرار شود. جت، با غلبه بر اصطکاک جت در اطراف هوا، برای به درون بردن هوا و ایجاد حرکات گردابی هوا در سیلندر.

عمق نفوذ مشعل سوخت یا برد آن نقش بسیار مهمی در فرآیند تشکیل مخلوط دارد. عمق نفوذ مشعل سوخت به عنوان عمق نفوذ بالای مشعل در یک دوره زمانی معین درک می شود. عمق نفوذ مشعل باید با شکل و اندازه فضای احتراق در سیلندر موتور مطابقت داشته باشد. با برد کوتاه مشعل، هوای واقع در نزدیکی دیواره های سیلندر در فرآیند احتراق دخالت نخواهد داشت و در نتیجه شرایط احتراق سوخت بدتر می شود. با برد طولانی، ذرات سوخت که بر روی دیواره سیلندر یا پیستون می افتند، به دلیل احتراق ناقص، رسوبات کربن را تشکیل می دهند. بنابراین، تعیین صحیح محدوده مشعل در شکل دادن به فرآیند تشکیل مخلوط بسیار مهم است.

متأسفانه حل این مسئله از نظر تئوری با مشکلات بسیار زیادی روبرو می شود که شامل در نظر گرفتن تأثیر بر دامنه تأثیر تسهیل حرکت برخی قطرات توسط برخی دیگر و حرکت هوا در جهت جت است.

تمام فرمول های به دست آمده برای تعیین برد مشعل L f این عوامل را در نظر نمی گیرند و اساساً برای قطرات فردی معتبر هستند. در زیر فرمول تعیین bf است که از یک قانون تجربی به دست آمده است:

اینجا؟ - سرعت جت سوخت؛

0 - سرعت حرکت در کانال نازل نازل.

k ضریبی است که به فشار تزریق، فشار برگشتی، قطر نازل، نوع سوخت و غیره بستگی دارد.

T - زمان برد.

هنگام استخراج فرمول (26)، فرض شد که k = const، و بنابراین واقعیت را منعکس نمی کند و علاوه بر این، تأثیر عوامل قبلاً نشان داده شده را در نظر نمی گیرد. این فرمول به احتمال زیاد برای تعیین پرواز یک سقوط فردی معتبر است و نه برای جت به عنوان یک کل.

نتایج آزمایشات برای تعیین محدوده قابل اعتمادتر است. در شکل 36 نتایج آزمایشات برای تعیین محدوده L f، حداکثر عرض مشعل B f و سرعت حرکت بالای مشعل را نشان می دهد؟ بسته به زاویه چرخش محور پمپ بنزین؟ در فشارهای معکوس مختلف در بمب p b.

قطر نازل 0.6 میلی متر است. فشار تزریق p f = 150 کیلوگرم بر سانتی متر 2 ; مقدار سوخت تزریق شده؟ V = 75 میلی متر 3 در هر حرکت سرعت چرخش محور پمپ 1000 دور در دقیقه. محدوده مشعل در r b = 26 kg/cm 2 به L f می رسد = 120 سانتی متر و سرعت در حدود 125 متر بر ثانیه است و به سرعت به 25 متر بر ثانیه کاهش می یابد.

منحنی ها؟ = f(?) و L f = f(?) نشان می دهد که با افزایش فشار برگشتی، برد و سرعت خروجی مشعل کاهش می یابد. عرض شعله Vf از 12 سانتی متر در 5 درجه تا 25 سانتی متر در چرخش 25 درجه شفت پمپ متغیر است.

کاهش دوره عرضه سوخت و افزایش سرعت اگزوز به افزایش سرعت اولیه جلوی شعله و عمق نفوذ آن کمک می کند. با این حال، به دلیل اسپری ریزتر، سرعت مشعل سریعتر کاهش می یابد. با افزایش قطر نازل، با حفظ سرعت اگزوز ثابت، برد مشعل افزایش می یابد. این به دلیل افزایش چگالی هسته مشعل رخ می دهد.

با کاهش قطر نازل، در حالی که مساحت کل نازل ها بدون تغییر باقی می ماند، زاویه مخروط مشعل افزایش می یابد و بنابراین کشش نیز افزایش می یابد، در حالی که برد مشعل کاهش می یابد. با افزایش مساحت کل دهانه های نازل نازل، فشار اتمیزاسیون کاهش می یابد، سرعت جریان کاهش می یابد و محدوده مشعل سوخت کاهش می یابد.

آزمایش‌های V.F. Ermakov نشان می‌دهد که پیش گرم کردن سوخت قبل از تزریق آن به سیلندر، به طور قابل توجهی بر اندازه مشعل و ظرافت اسپری تأثیر می‌گذارد.

در شکل شکل 37 وابستگی طول شعله L f به دمای سوخت تزریق شده را نشان می دهد.

وابستگی طول شعله به دمای سوخت پس از 0.008 ثانیه از شروع تزریق در شکل 1 نشان داده شده است. 38. مشخص شد که با افزایش دما، عرض مشعل افزایش و طول آن کاهش می یابد.

تغییر مشخص شده در شکل مشعل با افزایش دمای سوخت نشان دهنده پاشش دقیق تر و یکنواخت تر سوخت است. با افزایش دمای سوخت از 50 به 200 درجه سانتیگراد، طول شعله 22٪ کاهش یافت. متوسط ​​قطر قطرات از 44.5 میکرون در دمای سوخت 35 درجه سانتیگراد به 22.6 میکرون در دمای سوخت 200 درجه سانتیگراد کاهش یافته است. این نتایج تجربی به ما اجازه می دهد تا نتیجه بگیریم که گرم کردن سوخت قبل از تزریق آن به سیلندر به طور قابل توجهی روند را بهبود می بخشد. تشکیل مخلوط در موتور دیزل

مطالعات متعدد نشان می دهد که فرآیند خود اشتعالی سوخت با تبخیر آن انجام می شود. در این حالت، میزان تبخیر سوخت قبل از لحظه خوداشتعال به اندازه قطرات، فشار و دمای هوا در سیلندر و به خواص فیزیکوشیمیایی خود سوخت بستگی دارد. افزایش فراریت سوخت به بهبود کیفیت فرآیند تشکیل مخلوط کمک می کند. روشی برای محاسبه فرآیند تبخیر شعله سوخت که توسط پروفسور ابداع شده است. D.N. Vyrubov به ما اجازه می دهد تا تأثیر عوامل مختلف را بر روند این فرآیند ارزیابی کنیم و به ویژه ارزیابی کمی میدان های غلظت بخار سوخت در مخلوط با هوا مهم است.

با فرض اینکه محیط اطراف قطره در فاصله کافی از آن دارای دما و فشار یکسان در همه جا با غلظت است.

هنگام استخراج فرمول (27) فرض شد که قطره شکل کروی دارد و نسبت به محیط بی حرکت است. بخار برابر با صفر (در عین حال، محیط بلافاصله نزدیک به سطح قطره با بخار اشباع شده است که فشار جزئی آن با دمای قطره مطابقت دارد)، فرمولی را می توان بدست آورد که زمان تبخیر کامل را تعیین می کند. از قطره:

دمای هوا در سیلندر بیشترین تأثیر را بر میزان تبخیر سوخت دارد. با افزایش نسبت تراکم، میزان تبخیر قطرات به دلیل افزایش دمای هوا افزایش می یابد. افزایش فشار تا حدودی سرعت تبخیر را کاهش می دهد.

توزیع یکنواخت ذرات سوخت در سراسر فضای احتراق عمدتاً با شکل محفظه احتراق تعیین می شود. در موتورهای دیزل دریایی از محفظه های تقسیم نشده (تشکیل مخلوط در این مورد تک محفظه نامیده می شود) و محفظه های تقسیم شده (با تشکیل مخلوط پیش محفظه، گرداب محفظه و محفظه هوا) استفاده می شود. تشکیل مخلوط تک محفظه بیشترین استفاده را دارد.

تشکیل مخلوط تک محفظه با این واقعیت مشخص می شود که حجم فضای فشرده سازی توسط قسمت پایین پوشش سیلندر، دیواره های سیلندر و کف پیستون محدود می شود. سوخت مستقیماً به این فضا تزریق می شود و بنابراین الگوی پاشش باید در صورت امکان توزیع یکنواخت ذرات سوخت را در سراسر فضای احتراق تضمین کند. این امر با هماهنگ کردن اشکال محفظه احتراق و ستون پاشش سوخت و در عین حال رعایت الزامات محدوده و ظرافت اسپری سوخت حاصل می شود.

در شکل شکل 39 نمودارهایی از محفظه های احتراق تقسیم نشده مختلف را نشان می دهد. همه این محفظه های احتراق دارای پیکربندی ساده هستند، نیازی به طراحی پیچیده پوشش سیلندر ندارند و دارای سطح خنک کننده نسبی کوچک Fcool / Vc هستند. با این حال، آنها دارای معایب جدی هستند که عبارتند از: توزیع نابرابر سوخت در سراسر محفظه احتراق، در نتیجه، برای دستیابی به احتراق کامل سوخت، لازم است نسبت هوای اضافی قابل توجهی (? = 1.8? 2.1)؛ ظرافت اتمیزاسیون مورد نیاز با فشار پاشش سوخت بالا به دست می آید، به همین دلیل نیاز به تجهیزات سوخت افزایش می یابد و فرآیند تشکیل مخلوط به نوع سوخت و تغییرات در حالت کار موتور حساس خواهد بود.

محفظه های احتراق را می توان به گروه های زیر تقسیم کرد: محفظه های موجود در پیستون (طرح های 1-5). محفظه ها در پوشش سیلندر (نمودار 6-8)؛ بین پیستون و پوشش (نمودار 11-15)؛ بین دو پیستون در موتورهای با PDP (طرحهای 9-10).

از محفظه های پیستون در موتورهای دیزلی با سرعت متوسط ​​و چند سرعته، پرکاربردترین محفظه، محفظه شکل 2 است که در آن فرورفتگی های پیستون، شکل جت های پاشش را بازتولید می کند و در نتیجه یکنواختی توزیع را افزایش می دهد. ذرات سوخت به منظور بهبود تشکیل مخلوط در محفظه های تقسیم نشده، بار هوای سیلندر یک حرکت گردابی داده می شود.

در موتورهای دیزلی چهار زمانه، حرکت گردابی با نصب صفحات روی سوپاپ های ورودی یا با هدایت کانال های ورودی در پوشش سیلندر به دست می آید (شکل 40). وجود صفحات روی شیر ورودی باعث کاهش سطح جریان دریچه می شود که در نتیجه مقاومت هیدرولیکی افزایش می یابد و بنابراین استفاده از انحنای کانال های ورودی برای ایجاد حرکت هوای گردابی مناسب تر است. در موتورهای دیزلی دو زمانه، چرخش هوا با آرایش مماس از پنجره های پاکسازی به دست می آید. تشکیل مخلوط بسیار یکنواخت در محفظه هایی حاصل می شود که بیشتر آنها در پیستون قرار دارند (شکل 39، نمودارهای 4 و 5 را ببینید). در آنها، هنگامی که هوا از فضای زیر پیستون (در طول ضربه فشرده سازی) به داخل محفظه در پیستون جریان می یابد، گرداب هایی با جهت شعاعی ایجاد می شود که به تشکیل مخلوط بهتر کمک می کند. به این نوع دوربین ها «نیمه اسپلیت» نیز می گویند.

محفظه های واقع در پوشش سیلندر (نگاه کنید به شکل 39، نمودار 6-8) در موتورهای دو زمانه استفاده می شود. محفظه های بین پیستون و پوشش سیلندر (شکل 39، نمودارهای 11-15) به سودمندترین شکل بدون فرورفتگی های بزرگ در پیستون یا در پوشش سیلندر به دست می آیند. چنین محفظه هایی عمدتاً در موتورهای دیزلی دو زمانه استفاده می شود.

در محفظه های احتراق بین دو پیستون (نگاه کنید به شکل 39، نمودارهای 9 و 10)، محور نازل ها عمود بر محور سیلندر هدایت می شود و سوراخ های نازل در همان صفحه قرار دارند. در این حالت، نازل ها دارای آرایشی کاملاً مخالف هستند که توزیع یکنواخت ذرات سوخت را در سراسر محفظه احتراق تضمین می کند.