Образование горючей смеси и воспламенение топлива

Распыленное топливо, попадая в слои горячего воздуха, нагревается и испаряется. При этом в первую очередь испаряются частицы топ­лива диаметром 10—20 мкм, а более крупные частицы испаряются уже в ходе процесса сгорания, постепенно вовлекаясь в него. Пары топлива, перемешиваясь с воздухом, образуют горючую смесь неод­нородную по составу. Чем ближе к поверхности еще не испарив­шихся частиц топлива, тем смесь богаче и наоборот. При этом зна­чения коэффициента избытка воздуха по всему объему камеры сго­рания меняются в очень широких пределах. Продвижение частиц топлива в слоях воздуха способствует некоторому выравниванию состава смеси по объему камеры сгорания, так как при этом проис­ходит рассеивание паров по траектории движения топлива.

Так как в оболочке факела размеры частиц топлива минималь­ны, а температура по сравнению со всей структурой факела здесь наибольшая, то и процесс смесеобразования в оболочке происходит наиболее интенсивно. В результате вся оболочка факела испаряется еще до начала горения. Тем не менее, какое-то количество воздуха успевает попасть и в среднюю часть факела, а также в сердцевину. Однако в силу значительной концентрации топлива в этой зоне процесс испарения замедлен.

После воспламенения процесс смесеобразования ускоряется, так как резко возрастает температура и скорость перемешивания топлива с воздухом. Большее влияние на работу двигателя оказыва­ет смесеобразование, прошедшее до начала сгорания.

До начала сгорания испарившееся топливо проходит стадию хи­мической подготовки. При этом в отдельных зонах смеси возника­ют критические концентрации промежуточных продуктов окисле­ния, что приводит к тепловому взрыву и появлению в нескольких местах первичных очагов пламени. Зоны с коэффициентом избытка воздуха 0,8—0,9 наиболее благоприятны для появления таких оча­гов. Эти зоны наиболее вероятны на периферии факела, так как хи­мические и физические процессы подготовки топлива к сгоранию здесь заканчиваются раньше.

Таким образом, воспламенение в дизеле возможно при любом суммарном коэффициенте избытка воздуха. Следовательно, в дизеле коэффициент избытка воздуха не характеризует условия воспламе­нения смеси, как это имеет место в карбюраторном двигателе (пре­делы воспламенения).

Контрольные вопросы

1. При каких значениях происходит сгорание смеси в дизелях?

2. Чем определяется совершенство процесса сгорания в дизелях?

3. Чем отличаются разделенные камеры сгорания от неразделенных?

4. Назовите известные вам формы неразделенных камер сгорания.

5. Преимущества и недостатки разделенных камер сгорания.

6. Какие способы смесеобразования Вы знаете?

7. Преимущества и недостатки непосредственного впрыска.

8. Расскажите о пленочном и объемно-пленочном способах смесеобра­зования.

9. Достоинства и недостатки пленочного смесеобразования.

10. Какими критериями оценивается качество распыления смеси?

11. Какие факторы оказывают влияние на распыление топлива?

12. Какие типы распылителей топлива получили наибольшее распростра­нение?

13. Почему в дизеле коэффициент избытка воздуха не характеризует условия воспламенения смеси (по пределам)?