Внутрішнє сумішоутворення. Сумішоутворення в дизелях (внутрішнє сумішоутворення)

Бензинові двигуни
один з різновидів ДВС
(двигунів внутрішнього
згоряння) у яких підпалив
суміші з повітря та палива,
здійснюється в
циліндрах, за допомогою
іскор від свічок запалювання.
Роль регулятора потужності
виконує дросельна
заслінка, яка регулює
потік вступника
повітря.

За способом здійснення робочого циклу двигуни поділяються на
двотактні та чотиритактні.
Двотактні двигуни мають більшу потужність на одиницю.
обсягу, проте програють у ККД. Тому вони знайшли своє застосування
там, де важлива компактність, а не економічність (мотоцикли, моторні
човни, бензопили та інші моторизовані інструменти).
Чотирьохтактні двигуни домінують в інших засобах
пересування.

Паливно-повітряна система
Головним завданням паливно-повітряної системи є безперебійна
доставка в двигун суміші палива та повітря. Система паливоподачі
ще називається паливною системою чи системою живлення паливом.
Така система призначена для живлення двигуна, зберігання та очищення
палива.
Конструктивна будова
паливний бак
паливний насос
паливний фільтр
система упорскування
паливопроводи

Принцип роботи паливно-повітряної системи

Вся схема роботи системи паливоподачі виглядає наступним
чином:
Водій включає запалювання;
Паливний насос закачує паливо в систему та створює робоче
тиск;
Паливо надходить у систему упорскування;
Відбувається розпилення та утворення паливно-повітряної
суміші;

Сумішоутворення

Під сумішоутворення в двигунах з іскровим запаленням мають на увазі
комплекс взаємопов'язаних процесів, що супроводжують дозування
палива та повітря, розпилювання та випаровування палива та перемішування його
з повітрям. Якісне сумішоутворення є необхідною умовою
отримання високих потужних, економічних та екологічних
показників двигуна

Сумішоутворення інжекторного ДВС

Забезпечує зберігання
палива, необхідного
для живлення двигуна
автомашини. Вказаний
бак у легкових авто
найчастіше розташований у
задній частині та закріплений
на днищі кузова.
Відповідальний за очищення
палива.
Відповідає за подачу палива в систему упорскування та
підтримує необхідний робочий тиск у
паливна система.

Принцип роботи форсунки полягає в тому, що ЕБУ
(електронний блок керування) подає на неї
електричний імпульс. Під впливом імпульсу
форсунка відкривається і впорскує бензин у
впускний колектор. Отримана паливно-повітряна
суміш всмоктується через впускні клапани поршнем
на такті впуску. Момент часу та тривалість
упорскування для форсунки визначає ЕБУ.

Сумішоутворення карбюраторного ДВЗ

Утворення суміші бензину з
повітрям відбувається в
карбюраторі, де бензин
змішується із засмоктуваним
у двигун повітрям у
потрібній кількості,
розпорошується і частково
випаровується. Подальше
випаровування та перемішування
відбуваються у впускному
трубопроводі та в самих
циліндри двигунів.

10.

Спосіб утворення горючої суміші в найпростішому
карбюраторі (фіг. 71)
Паливо з бачка під напором надходить каналом,
перекритому голчастим клапаном 4, в камеру поплавця
2. Поплавцем 3 вимірюється рівень палива в поплавцевій
камері, а отже, і тиск палива підтримується
майже постійним, щоб цей рівень був кілька
нижче за отвори форсунки 7; таким чином, при
непрацюючому двигуні витік палива не відбувається. При
всмоктувальному ході поршня 10, тобто при русі його вниз
повітря через патрубок 8 проходить дифузор 6, в якому його
швидкість значно підвищується, а отже, тиск
знижується. Завдяки розрідженню паливо з поплавцевої
камери через калібрований прохідний отвір 1,
зване жиклером, і форсунку 7 фонтанує в
дифузор, розпадаючись при цьому на дрібні краплі,
випаровуються в повітряному потоці. Кількість суміші,
всмоктується через впускний клапан 9, регулюється дросельною заслінкою 5.

Сумішоутворення в дизелях відбувається всередині циліндра і за часом збігається із введенням палива в циліндр і частково з процесом згоряння.

Час, що відводиться на процеси сумішоутворення та згоряння палива дуже обмежений і становить 0,05-0,005 сек. У зв'язку з цим вимоги до процесу сумішоутворення насамперед зводяться до забезпечення повного згоряння палива (бездимного).

Процес сумішоутворення в суднових дизелях особливо утруднений, так як режим роботи дизеля на гребний гвинт з найбільшою кількістю оборотів, тобто режим з найменшим інтервалом часу на процесі сумішоутворення, відповідає найменшому коефіцієнту надлишку повітря в робочій суміші (повного навантаження двигуна).

Якість процесу сумішоутворення в дизелі визначається тонкістю розпилу палива, що подається в циліндр, і розподілом крапель палива по простору згоряння.

Тому розглянемо спочатку процес розпилювання палива. Струмінь палива, що випливає з сопла форсунки в простір стиснення в циліндрі, знаходиться під впливом: зовнішніх сил аеродинамічного опору стисненого повітря, сил поверхневого натягу і зчеплення палива, а також збурень, що виникають при закінченні палива.

Сили аеродинамічного опору перешкоджають руху струменя, і під впливом їх струмінь розбивається окремі краплі. При збільшенні швидкості закінчення та щільності середовища, куди відбувається закінчення, аеродинамічні сили зростають. Чим більше ці сили, тим раніше струмінь втрачає свою форму, розпадаючись на окремі краплі. Сили поверхневого натягу та сили зчеплення палива, навпаки, своєю дією прагнуть зберегти форму струменя, тобто подовжити суцільну частину струменя.

Початкові обурення струменя виникають внаслідок: турбулентного руху палива всередині сопла форсунки, впливу кромок соплового отвору, шорсткості стінок його, стисливості палива та ін. Початкові обурення прискорюють розпад струменя.

Досліди показують, що струмінь на деякій відстані від сопла розпадається на окремі краплі, причому довжина суцільної частини струменя (рис. 32) може бути різною. При цьому спостерігаються такі форми розпаду струменя: розпад струменя без впливу сил аеродинамічного опору повітря (рис. 32 а) відбувається при малих швидкостях закінчення під дією сил поверхневого натягу і початкових збурень; розпад струменя за наявності деякого впливу сил аеродинамічного опору повітря (рис. 32 б); розпад струменя, який виникає при подальшому збільшенні швидкості закінчення та виникнення початкових поперечних збурень (рис. 32, в)] розпад струменя на окремі краплі відразу після виходу струменя з соплового отвору форсунки.

Остання форма розпаду струменя повинна бути для отримання якісного процесу сумішоутворення. На розпад струменя головним чином впливає швидкість витікання палива та щільність середовища, куди відбувається витікання; меншою мірою впливає турбулентність струменя палива.

Схема розпаду струменя показана на рис. 33. Струмінь після виходу із сопла розпадається на окремі нитки, які у свою чергу розпадаються на окремі краплі. Перетин струменя умовно розбито на чотири кільцеві перерізи; швидкості закінчення в цих кільцевих перерізах виражені ординатами 1; 2; 3 і 4. Зовнішнє кільцеве переріз, внаслідок найбільшого опору повітря, матиме найменшу швидкість, а внутрішній (ядро) має найбільшу швидкість закінчення.

Внаслідок відмінності швидкостей у перерізі струменя виникає рух від ядра до зовнішньої поверхні струменя. В результаті розпаду паливного струменя утворюються краплі різного діаметра, величина якого коливається від кількох мікрон до 60-65 мк. За досвідченими даними, середній діаметр краплі у тихохідних дизелів становить 20-25 мк, а у швидкохідних близько 6 мк. На тонкість розпилу в основному впливає швидкість витікання палива із сопла форсунки, яка приблизно визначається так:

Для отримання розпилу палива, що відповідає вимогам сумішоутворення, швидкість закінчення повинна бути в межах 250-400 м/сек. Коефіцієнт закінчення ф залежить від стану поверхні сопла; для гладких циліндричних соплових отворів із закругленими вхідними кромками (r?0,1.-0,2 мм) дорівнює 0,7-0,8.

Для оцінки досконалості розпилювання палива застосовують характеристики розпилювання, які враховують тонкість та однорідність розпилювання.

На рис. 34 наведено характеристики розпилювання. По осі ординат відкладено відсоткову кількість крапель даного діаметра від кількості крапель, розташованого на певній площі, а по осі абсцис відкладені діаметри крапель в мк. Чим ближче вершина кривої характеристики до осі ординат, тим більша тонкість розпилювання, а однорідність розпилювання буде тим більшою, чим крутіше підйом і падіння кривої. На рис. 34 характеристика має найбільш тонке і однорідне розпилювання, а характеристика - найбільш грубе, але однорідне і характеристика 6 - середньої тонкощі, але неоднорідне розпилювання.

Розміри крапель визначають досвідченим шляхом, як найбільш достовірним, оскільки теоретичний шлях становить значні труднощі. Методика визначення числа та розміру крапель може бути різною. Найбільше застосування отримала методика, заснована на уловлюванні на пластинку, покриту будь-якою рідиною (гліцерином, рідким склом, сумішшю води з дубильним екстрактом), крапель розпиленого струменя палива. Виготовлена ​​мікрофотографія з пластини дозволяє виміряти діаметр крапель і підрахувати їхнє число.

Необхідна величина тиску впорскування, зі збільшенням якого збільшується швидкість витікання палива, остаточно встановлюється під час регулювальних випробувань двигуна. Зазвичай у тихохідних дизелів вона становить близько 500 кг/см2, у швидкохідних 600-1000 кг/см2. При застосуванні насоса-форсунки тиск упорскування досягає 2000 кг/см 2 .

З конструктивних елементів паливної системи найбільший вплив на тонкість розпилу надає розмір діаметра соплового отвору форсунки.

При зменшенні діаметра соплового отвору тонкість та рівномірність розпилювання зростають. У швидкохідних двигунах з однокамерним сумішоутворення діаметр соплових отворів зазвичай 0,15-0,3 мм,2 в тихохідних доходить до 0,8 мм, перебуваючи в залежності від циліндрової потужності двигуна.

Відношення довжини соплового отвору до діаметра, в межах, які застосовуються в двигунах, майже не впливає на якість розпилювання палива. Гладкий циліндричний сопловий отвір форсунки чинить найменший опір витіканню палива, а тому витікання з такого сопла відбувається з більшою швидкістю, ніж із сопів іншої форми. Тому гладке циліндричне сопло забезпечує більш тонке розпилювання. Так, наприклад, сопло з гвинтовими канавками має коефіцієнт закінчення порядку 0,37 тоді як гладке циліндричне сопло має коефіцієнт закінчення 0,7-0,8.

Збільшення числа обертів валу двигуна, а відповідно і числа обертів валу паливного насоса, підвищує швидкість плунжера паливного насоса і, отже, підвищує тиск нагнітання та швидкість палива.

Розгляд процесу розпаду струменя палива дозволяє зробити висновок, що в'язкість палива також впливає на тонкість розпилу. Чим більша в'язкість палива, тим менш досконалим буде процес розпилювання. Досвідчені дані показують, що чим більша в'язкість палива, тим більші розміри крапель розпиленого палива.

Струмінь палива після виходу із сопла форсунки, як це було викладено раніше, розбивається на окремі нитки, які в свою чергу розпадаються на окремі краплі. Вся маса крапель утворює так званий смолоскип палива. Смолоскип палива в міру віддалення від сопла розширюється, а отже, щільність його зменшується. Щільність факела в межах одного перерізу також неоднакова.

Форму факела палива показано на рис. 35 де зображено ядро ​​факела 1 (більш щільне) і оболонка 2 (менш щільна). Крива 3 показує кількісне розподіл крапель, а крива 4 - розподіл їх швидкостей. Ядро смолоскипа має найбільшу щільність та швидкість. Такий розподіл крапель можна пояснити так. Перші краплі, що надійшли у простір стисненого повітря, швидко втрачають свою кінетичну енергію, але створюють сприятливіші умови руху наступних крапель. Внаслідок цього задні краплі наганяють передні і відтісняють їх у сторони, самі продовжуючи рухатися вперед, поки не будуть відсторонені ззаду краплями, що рухаються, і. т. д. Такий процес відтіснення одних крапель іншими йде безперервно до тих пір, поки не настане рівновага між енергією струменя у вихідному перерізі сопла і енергією, що витрачається на подолання тертя між частинками палива, на проштовхування краплі струменя палива, що йдуть попереду, на подолання тертя. про повітря, на захоплення повітря та створення вихрових рухів повітря в циліндрі.

Глибина проникнення смолоскипа палива, чи його далекобійність, грає дуже істотну роль процесі смесеобразования. Під глибиною проникнення паливного смолоскипу розуміють глибину проникнення вершини смолоскипа за певний проміжок часу. Глибина проникнення факела повинна відповідати формі та розмірам простору згоряння у циліндрі двигуна. При малій далекобійності смолоскипа повітря, що знаходиться біля стін циліндра, не буде залучено до процесу згоряння, і тим самим погіршаться умови для згоряння палива. При великій далекобійності частинки палива, потрапляючи на стінки циліндра або поршня, утворюють нагар внаслідок неповного згоряння. Таким чином, правильне визначення далекобійності смолоскипа має вирішальне значення у формуванні процесу сумішоутворення.

На жаль, вирішення цього питання теоретичним шляхом зустрічає величезні труднощі, які полягають в обліку впливу на далекобійність ефекту полегшення рухів одних крапель іншими та руху повітря у напрямку струменя.

Усі отримані формули визначення далекобійності смолоскипу L ф не враховують зазначених чинників і сутнісно справедливі окремих крапель. Нижче наводимо формулу для визначення Ьф, яка отримана з емпіричної закономірності:

Тут? - швидкість руху струменя палива;

0 - швидкість руху каналу сопла форсунки;

k - коефіцієнт, який залежить від тиску впорскування, від протитиску, від діаметра сопла, від роду палива та ін;

T – час далекобійності.

При виведенні формули (26) було прийнято, що k = const і тому вона не відображає дійсності і, крім того, не враховує впливу зазначених факторів. Ця формула швидше справедлива визначення польоту окремої краплі, а чи не для струменя загалом.

Більш достовірними є результати дослідів щодо визначення далекобійності. На рис. 36 наведено результати дослідів щодо визначення далекобійності L ф, найбільшої ширини факела У ф та швидкості переміщення вершини факела? залежно від кута повороту валика паливного насоса? за різних протитисків у бомбі р б.

Діаметр сопла форсунки 0,6 мм. Тиск упорскування р ф = 150 кг/см 2 ; кількість впорскуваного палива? V = 75 мм 3 за хід. Швидкість обертання валу насоса 1000 об/хв. Дальнобійність факела при рб = 26 кг/см 2 досягає L ф = 120 см, а швидкість порядку 125 м/сек та швидко падає до 25 м/сек.

Криві? = f(?) і L ф = f(?) показують, що зі збільшенням протитиску далекобійність і швидкість закінчення факела падають. Ширина факела В ф змінюється від 12 см при 5 ° до 25 см при 25 ° повороту валу насоса.

Скорочення періоду подачі палива, збільшення швидкості закінчення сприяють збільшенню початкової швидкості фронту смолоскипа та глибині його проникнення. Однак, внаслідок дрібнішого розпилу швидкість факела при цьому швидше падає. При збільшенні діаметра сопла, зі збереженням постійної швидкості закінчення, далекобійність факела зростає. Відбувається це внаслідок зростання щільності ядра смолоскипа.

При зменшенні діаметра сопла, при незмінній сумарній площі сопел, кут конуса факела зростає, а тому зростає і лобовий опір, далекобійність факела ж зменшується. Зі збільшенням сумарної площі соплових отворів форсунки тиск розпилювання зменшується, зменшується швидкість закінчення та зменшується далекобійність паливного факела.

Досліди В. Ф. Єрмакова показують, що попередній підігрів палива перед упорскуванням його в циліндр істотно впливає на розміри смолоскипа і тонкість розпилу.

На рис. 37 представлена ​​залежність довжини факела L ф від температури палива, що впорскується.

Залежність довжини факела від температури палива через 0,008 с від початку упорскування наведена на рис. 38. При цьому встановлено, що з підвищенням температури ширина факела зростає, а довжина зменшується.

Вказана зміна форми факела з підвищенням температури палива свідчить про більш тонкий і однорідний розпил палива. З підвищенням температури палива від 50 до 200° довжина факела зменшилася на 22%. Середній діаметр краплі зменшився від 44,5 мк при температурі палива 35 ° С до 22,6 мк при температурі палива 200 ° С. Зазначені результати дослідів дозволяють зробити висновок, що підігрів палива перед упорскуванням його в циліндр значно покращує процес сумішоутворення в дизелі.

Численні дослідження показують, що процесу самозаймання палива передує випаровування його. При цьому кількість палива, що випаровується, до моменту самозаймання залежить від розміру крапель, від тиску і температури повітря в циліндрі і від фізико-хімічних властивостей самого палива. Збільшення випаровування палива сприяє підвищенню якості процесу сумішоутворення. Метод розрахунку процесу випаровування факела палива, розроблений проф. Д. Н. Вирубовим, дозволяє оцінити вплив різних факторів протягом цього процесу, а особливо важливим є кількісна оцінка полів концентрації парів палива у суміші з повітрям.

Припускаючи, що середовище, що оточує краплю на достатньому віддаленні від неї, має всюди однакову температуру і тиск з концентрацією.

При виведенні формули (27) було прийнято, що крапля має кулясту форму і нерухома по відношенню до навколишнього середовища. парів рівної нулю (у той же час середовище безпосередньо біля поверхні краплі насичене парами, парціальний тиск яких відповідає температурі краплі) може бути отримана формула, що визначає час повного випаровування краплі:

Найбільше впливає швидкість випаровування палива надає температура повітря у циліндрі. З підвищенням ступеня стиснення швидкість випаровування краплі зростає внаслідок підвищення температури повітря. Підвищення тиску при цьому дещо уповільнює швидкість випаровування.

Рівномірний розподіл частинок палива простором згоряння в основному визначається формою камери згоряння. У суднових дизелях отримали застосування нерозділені камери (сумісоутворення в цьому випадку називається однокамерним) та розділені камери (з передкамерним, вихрекамерним та повітряно-камерним сумішоутворенням). Найбільше застосування має однокамерне сумішоутворення.

Однокамерне сумішоутворення характеризується тим, що обсяг простору стиснення обмежений днищем кришки циліндра, стінками циліндра і днищем поршня. Паливо впорскується безпосередньо в цей простір, і тому факел розпилу по можливості повинен забезпечити рівномірність розподілу частинок палива простором згоряння. Досягається це узгодженням форм камери згоряння та факела розпилу палива, дотримуючись при цьому вимог про далекобійність і тонкість розпилу паливного факела.

На рис. 39 представлені схеми різних нерозділених камер згоряння. Всі ці камери згоряння мають просту конфігурацію, не вимагають ускладнення конструкції циліндрової кришки та мають малу величину відносної поверхні охолодження F охл / V c. Однак вони мають серйозні недоліки, до яких слід віднести: нерівномірний розподіл палива по простору камери згоряння, внаслідок чого для здійснення повного згоряння палива необхідно мати значний коефіцієнт надлишку повітря (? = 1,8? 2,1); необхідна тонкість розпилу досягається високим тиском нагнітання палива, у зв'язку з чим зростають вимоги до паливної апаратури і процес сумішоутворення буде чутливим до сорту палива та зміни режиму роботи двигуна.

Камери згоряння можуть бути розбиті на такі групи: камери поршні (схеми 1-5); камери у кришці циліндра (схеми 6-8); між поршнем та кришкою (схеми 11-15); між двома поршнями у двигунах з ПДП (схеми 9-10).

З камер поршні в середньооборотних і багатооборотних дизелях найбільше застосування має камера форми 2, в якій поглиблення в поршні відтворюють форму факелів розпилу і тим досягається підвищення рівномірності розподілу частинок палива. З метою покращення сумішоутворення в нерозділених камерах повітряному заряду циліндра надають вихровий рух.

У чотиритактних дизелях вихровий рух досягається проставлянням екранів на впускних клапанах або відповідним напрямом впускних каналів у кришці циліндра (рис. 40). Наявність екранів на впускному клапані зменшує прохідний переріз клапана, внаслідок чого зростають гідравлічні опори, тому доцільніше застосовувати для утворення вихрового руху повітря викривлення впускних каналів. У двотактних дизелях завихрення повітря досягається тангенціальним розташуванням продувних вікон. Дуже рівномірне сумішоутворення досягається в камерах, більшість яких розташована в поршні (див. рис. 39, схеми 4 і 5). У них при перетіканні повітря з підпоршневого простору (у період такту стиснення) в камеру в поршні створюються радіально спрямовані вихори, що сприяють кращому сумішоутворення. Камери цього типу також називають «напіврозділеними».

Камери, розташовані у кришці циліндра (див. рис. 39, схема 6-8), застосовують у двотактних двигунах. Камери між поршнем і кришкою циліндра (рис. 39, схеми 11-15) виходять найвигіднішої форми без великих поглиблень у поршні або кришці циліндра. Застосовуються такі камери головним чином двотактних дизелях.

У камерах згоряння між двома поршнями (див. рис. 39, схеми 9 і 10) вісь форсунок спрямована перпендикулярно до осі циліндра, з розташуванням соплових отворів в одній площині. При цьому форсунки мають діаметрально протилежне розташування, чим досягається рівномірний розподіл частинок палива простором камери згоряння.

У карбюраторних двигунах горюча суміш готується у спеціальному пристрої, званому карбюратором.

Схема елементарного карбюратора з падаючим потоком показана на рис. 16.9.

У камері поплавця 2 за допомогою поплавця 4 та голчастого клапана 3 підтримується постійний рівень палива.

При роботі двигуна внаслідок всмоктувальної дії поршня в дифузорі 6 створюється розрідження. Паливо з камери поплавця 2 через калібрований отвір 1, звано е жиклером,підсмоктується до розпилювача 5, який розпорошує його.

Щоб запобігти витіканню палива з розпилювача 5 при непрацюючому двигуні, його верхня кромка розташована на 2-3 мм вище рівня палива в камері поплавця 2. Остання буває балансованоюі небалансованою.У першому випадку поплавкова камера повідомляється з ат-

Мал. 16.9.

1 - жиклер; 2 - камера поплавця; 3 - Голковий клапан; 4 - поплавець; 5 - розпилювач; 6 - дифузор; 7 - дросельна заслінка; 8 - трубопровід мосферним повітрям через очищувач повітря, у другому - безпосередньо з атмосферним повітрям, як показано на рис. 16.9.

До переваг балансованих камер поплавця відноситься те, що в них, незалежно від опору повітряного фільтра, краще збалансована витрата повітря і бензину і менше забруднюється камера.

Утворилася в дифузорі 6 горюча суміш по впускному трубопроводу 8 через впускні клапани прямує в циліндри двигуна. Випаровування палива та сумішоутворення починаються в дифузорі 6 карбюратора, продовжуються при русі горючої суміші по всмоктувальному трубопроводу 8 і закінчуються при стисканні в циліндрі. У чотиритактних двигунах цей процес відбувається протягом двох ходів поршня, що відповідає 330-340 ° повороту колінчастого валу. При всмоктуванні і стисканні утворюються завихрення, внаслідок чого паливо, що випарувалося, добре перемішується з повітрям.

Для кращого випаровування палива при сумішоутворенні пальну суміш іноді підігрівають у всмоктувальному трубопроводі, що забезпечує економічне спалювання палива при невеликих коефіцієнтах надлишку повітря та високій частоті обертання колінчастого валу.

Кількість горючої суміші, що надходить у двигун, а отже, і його потужність регулюють дросельною заслінкою 7. При більшому її відкритті зростає швидкість повітря у дифузорі 6, збільшуються розрідження та інтенсивність закінчення палива з розпилювача 5, а також кількість горючої суміші, що надходить у циліндр.

Залежно від конструкції двигуна та його навантаження швидкість повітря у дифузорі коливається від 50 до 150 м/с. Склад займистої суміші, приготовленої в карбюраторі, характеризується коефіцієнтом надлишку повітря а. Горюча суміш при а = 1 називається нормальноюпри а = 1-=-1,15 - збідненоюпри а > 1,15 - бідний.Робота двигуна від середнього до повного навантаження на збідненій суміші забезпечує найменшу питому витрату палива. При а > 1,3 горюча суміш не запалюється через нестачу палива. Горюча суміш з надмірною кількістю палива при а = 1,00-ІД 5 називається збагаченою, а при а багатій. При а

При роботі на збагаченій суміші забезпечується найбільша потужність двигуна внаслідок збільшення теплоти згоряння заряду та більшої швидкості розповсюдження полум'я. Однак при роботі на цій суміші паливо згоряє не повністю, що призводить до його підвищеної питомої витрати.

На збагаченій суміші двигун повинен працювати в період пуску, холостого ходу та при максимальній потужності.

При роботі двигуна з елементарним карбюратором у період пуску, внаслідок малого розрідження в дифузорі та розташування рівня палива в розпилювачі на 2-3 мм нижче його гирла, витікання палива з розпилювача не відбувається, і в двигун надходить чисте повітря (а -? ° °) . Таким чином, запуск двигуна з елементарним карбюратором неможливий.

Елементарний карбюратор не може забезпечити запуск двигуна та стійку роботу його на холостому ході, а також необхідний склад суміші під час переходу з одного режиму роботи на інший. Тому його обладнають пристроями, що забезпечують отримання найвигіднішого складу суміші за різних режимів роботи двигуна. До таких пристроїв відносяться компенсаційні жиклери, економайзер, прискорювальні насоси і т.д.

Сумішоутвореннямназивається приготування робочої суміші палива та повітря для спалювання в циліндрах двигуна. Процес сумішоутворення відбувається майже миттєво: від 0,03 до 0,06 с в тихохідних ДВС і від 0,003 до 0,006 с - швидкохідних. Для досягнення повного згоряння палива в циліндрах необхідно забезпечити отримання робочої суміші необхідного складу та якості. При незадовільному сумішоутворенні (через погане перемішування палива з повітрям) при нестачі кисню в робочій суміші відбувається неповне згоряння, що веде до зниження економічності роботи ДВЗ. Економічна робота двигуна досягається в першу чергу за рахунок забезпечення найбільш повного та швидкого згоряння палива в циліндрах поблизу. м. т. Дуже важливе значення при цьому має розпорошення палива на дрібні по можливості однорідні частинки та рівномірний розподіл їх по всьому об'єму камери згоряння.
В даний час в суднових ДВС застосовують в основному однокамерний, передкамерний та вихрекамерний способи сумішоутворення.
При однокамерному сумішоутворенніпаливо в дрібнодисперсному стані під високим тиском впорскується безпосередньо в камеру згоряння, утворену днищами поршня, кришки та стінками циліндра. При безпосередньому впорскуванні паливним насосом створюється тиск 20-50 МПа, а окремих типах двигунів 100-150 МПа. Якість сумішоутворення залежить головним чином від узгодження конфігурації камери згоряння з формою та розподілом факелів горіння палива. Для цього сопла мають форсунок; 5-10 отворів діаметром 0,15-1 мм. Паливо під час упорскування, проходячи через малі отвори в соплі, набуває швидкості більше 200 м/с, що забезпечує його глибоке проникнення в повітря, стиснуте в камері згоряння.
Камера згоряння типу Гессельмана:

Якість перемішування частинок палива з повітрям залежить передусім від форми камери згоряння. Дуже хороше сумішоутворення досягається в камері, показаній на малюнку вище і вперше запропонованою Гессельманом. Вона широко використовується у чотирьох- та двотактних ДВС. Бортики 1 біля країв поршня запобігають попаданню частинок палива на стінки втулки 2 циліндра, що має порівняно низьку температуру.
ДВЗ великої потужності часто мають поршні з увігнутим днищем. Камера згоряння, утворена кришкою циліндра і поршнем такої конструкції, дозволяє досягти хорошого сумішоутворення.
При сумішоутворенні з безпосереднім упорскуванням палива в нерозділену камеру, остання може мати просту форму з відносно малою поверхнею охолодження. Тому ДВС з однокамерним способом сумішоутворення прості за конструкцією та найбільш економічні.
Недоліки однокамерного способу сумішоутворення такі: необхідність підвищених коефіцієнтів надлишку повітря для забезпечення якісного згоряння палива; чутливість до зміни швидкісного режиму (через погіршення якості розпилювання при зниженні частоти обертання колінчастого валу двигуна); дуже високий тиск палива, що упорскує, що ускладнює і подорожчає паливну апаратуру. Крім того, через малі отвори сопел форсунок необхідно застосовувати ретельно очищене паливо. З цієї ж причини дуже важко здійснити однокамерне сумішоутворення в швидкохідних ДВЗ малої потужності, тому що при незначній витраті палива діаметри сопел форсунок отворів повинні бути значно зменшені. Виготовити багатодирчасті форсунки з дуже малим діаметром соплових отворів дуже важко, крім того, такі отвори під час роботи швидко засмічуються і форсунка виходить з ладу. Тому в швидкохідних ДВС малої потужності ефективніше сумішоутворення з роздільними камерами згоряння (передкамерне та вихрокамерне), що здійснюється з однодирчастою форсункою.

На малюнку показаний циліндр ДВС з передкамерним сумішоутворенням. Камера згоряння складається з передкамери 2 , розташованої у кришці, та головної камери 1 у надпоршневому просторі, з'єднаних між собою. Об'єм предкамери становить 25-40% загального обсягу камери згоряння. При стисканні повітря, що знаходиться в циліндрі, з великою швидкістю входить через з'єднувальні канали 4 у передкамеру, створюючи у ній інтенсивне вихроутворення. Паливо під тиском 8-12 МПа впорскується в передкамеру однодирчастою форсункою 3 , добре перемішується з повітрям, займається, але згоряє лише частково через нестачу повітря. Частина палива, що залишилася (незгоріла) разом з продуктами згоряння під тиском 5-6 МПа викидається в основну камеру згоряння. При цьому паливо інтенсивно розпорошується, перемішується з повітрям та згоряє. До переваг ДВС з предка-мерным сумішоутворенням відноситься те, що вони не вимагають наявності паливної апаратури, що працює під дуже високим тиском і не потребують палива високого ступеня очищення.
Основними недоліками цих ДВС є: складніша конструкція циліндрових кришок, що створює небезпеку утворення тріщин через теплові напруження; трудність пуску холодного двигуна; підвищена витрата палива через недосконале сумішоутворення. Відносно велика поверхня стінок камери викликає сильне охолодження повітря при його стисканні під час пуску двигуна, що ускладнює отримання температури, необхідної для самозаймання палива. Тому в двигунах з передкамерним способом сумішоутворення допускають більш високий стиск (ступінь стиснення досягає 17-18), а також застосовують електричні запальні свічки та підігрів повітря, що засмоктується, в період пуску.

Вихорокамерний спосіб сумішоутвореннятакож застосовується в швидкохідних ДВЗ невеликої потужності. У цих двигунах камера згоряння розділена на дві частини. Вихрова камера, що має кульову або циліндричну форму, міститься в кришці циліндра або циліндровому блоці і повідомляється з основною камерою згоряння з'єднувальним каналом, спрямованим по дотичній до стінки вихрової камери. Завдяки цьому стиснене повітря, що перетікає у вихрову камеру через з'єднувальний канал 1 , Отримує в ній обертальний рух, що сприяє хорошому перемішування палива з повітрям. Об'єм вихрової камери становить 50-80% загального обсягу згоряння. Паливо подається у вихрову камеру однодирчастою форсункою 2 під тиском 10-12 МПа. Діаметр отвору сопла форсунки становить 1-4 мм.
Застосування вихрокамерного способу розпилювання палива забезпечує досить повне згоряння палива в швидкохідних ДВЗ. Недоліками таких двигунів є підвищена витрата палива та складність його пуску. Для полегшення пуску ДВЗ у хід використовується електрична запальна свічка 3 , розташована поруч із форсункою.
Питома витрата палива у двигунів із передкамерним та вихрекамерним способом сумішоутворення на 10—15 % вище, ніж у двигунів із однокамерним сумішоутворенням.

Згоряння палива може протікати тільки в присутності окислювача, як використовується кисень, що знаходиться в повітрі. Отже, для повного згоряння певної кількості палива необхідно мати певну кількість повітря, співвідношення яких суміші оцінюється коефіцієнтом надлишку повітря.

Оскільки повітря є газом, а нафтові палива - рідиною, то повного окислення рідке паливо необхідно перетворити на газ, т. е. випарувати. Тому крім розглянутих чотирьох процесів, відповідних назв тактів роботи двигуна, завжди є ще один - процес сумішоутворення.

Сумішоутворення- Це процес приготування суміші палива з повітрям для спалювання її в циліндрах двигуна.

За способом сумішоутворення ДВС поділяються на:

• двигуни із зовнішнім сумішоутворенням
• двигуни з внутрішнім сумішоутворенням

У двигунах із зовнішнім сумішоутворенням приготування суміші повітря з паливом починається за межами циліндра у спеціальному приладі - карбюраторі. Такі ДВЗ називаються карбюраторними. У двигунах із внутрішнім сумішоутворенням суміш готується безпосередньо в циліндрі. До таких ДВЗ відносяться дизелі.