Какой состав смеси должен быть для бензинового двигателя, и какой для дизеля?
Что такое горючая смесь?
Во всех двигателях внутреннего сгорания сгорает смесь топлива с воздухом. Полное сгорание топлива получается при достаточном количестве воздуха. К одному грамму топлива надо подмешать 14,7 гр. воздуха, получается 1 к 14,7 , такое соотношение соответствует (λ = 1), и только в этом случае будет достаточно молекул кислорода, для сжигания всех молекул бензина.
Смесь может быть богатой (λ < 1), когда немного не хватает воздуха, например 1 к 13. Смесь может быть бедной(λ > 1), если воздуха слишком много, например 1 к 16.
Если смесь богатая, то часть топлива не сгорает и выбрасывается в виде дыма. Такая смесь сгорает быстрее, и повышает мощность.
Если смесь бедная, она сгорает медленнее, но полностью, что повышает экономичность.
Смесь должна быть в пределах воспламеняемости.
Если в смеси очень мало бензина, то она не воспламеняется. Если бензина очень много (переливает), то тоже, не воспламеняется.
В бензиновом двигателе должен быть обеспечен равномерный состав смеси по объему камеры сгорания. Это не простая задача. Чтобы получить идеально равномерную смесь не хватает времени. Поршни движутся очень быстро и, даже, за два хода поршня – впуск и сжатие, идеально перемешать смесь не получается. Тем не менее, в современных, даже высокооборотистых двигателях, смесь получается вполне рабочего состава.
Равномерный состав смеси нужен потому, что по всему объему камеры сгорания, смесь должна быть в пределах воспламеняемости, чтобы любой участок смеси, попавший в зону искры, гарантировано загорелся. Если смесь будет плохо перемешана, то может оказаться, что в зоне искры смесь слишком богатая или слишком бедная для воспламенения, искра ее не зажгет и произойдет перебой. Перебои приводят к неравномерной работе двигателя, снижению мощности и увеличению расхода топлива.
Дизель может работать только на очень бедных смесях
Воспламенение в дизеле получается от очень горячего воздуха, нагретого при сжатии, то есть, нет проблемы воспламенения в данной точке.
В дизеле получать равномерную смесь принципиально не возможно, там вообще нет времени на смесеобразование, топливо впрыскивается, фактически, во время сгорания, так что, успевает перемешаться только небольшая часть топлива. Очень важно не впрыснуть лишнее, потому что, не успев перемешаться, оно просто вылетит в трубу.
Вокруг факела впрыснутого топлива, очень горячий и крутящийся воздух, В такой страшной турбулентности, неизбежно возникают участки, в которых получается воспламеняемая смесь, начинается горение, резко возрастает температура и дальнейшее горение происходит в зоне факела. По краям камеры остается воздух без топлива, он используется по мере перемешивания.
Если впрыснуть топлива столько, сколько нужно для нормальной смеси λ = 1 (1 к 14,7), то оно полностью не сгорит ни при каких режимах.
Дизель может работать только на очень обедненных смесях.
Почему дизель экономичнее см. здесь
Состав смеси и регулирование двигателя
В бензиновом двигателе регулирование (увеличение - уменьшение мощности) достигается изменением количества сгоревшей смеси. Педалью газа открываем и закрываем дроссельную заслонку. При открытии дроссельной заслонки засасывается больше смеси, и чем больше смеси сгорает, тем больше мощность. Состав смеси принципиально не меняется. Она может слегка обогащаться, но в современных двигателях, по условиям снижения вредных выбросов, обычно поддерживается нормальной λ = 1
В дизелях регулирование происходит именно за счет состава смеси
Изменение состава смеси является регулирующим фактором дизеля. Регулирование мощности у дизеля называется «качественное». Чем более богатая смесь, тем больше сгорает топлива, тем больше мощность. Количество воздуха в цилиндре на всех режимах не меняется (нет дроссельной заслонки). Педалью газа меняем только подачу топлива. Отпускаем педаль - смесь беднее, нажимаем смесь богаче. (Если интересно посмотрите работу плунжерной пары здесь)
На холостом ходу подаются маленькие порции топлива, такие, что смесь получается очень бедная - λ = 5-6. По мере нажатия на педаль, увеличиваются порции топлива, происходит обогащение, и при полном нажатии на педаль, смесь получается λ = 1,4, она все равно, очень бедная, более богатую смесь сжечь не получится, нет времени на смесеобразование.
Для бензинового двигателя такая смесь будет за пределами воспламеняемости и не сгорит. В дизельном двигателе настолько высокая температура и турбулентность, что горит и очень бедная смесь.
В принципе, это недостаток, потому, что химически сжечь больше топлива можно (воздух есть). а значит есть резерв для совершенствования и поднятия мощности дизеля. Тем не менее, в дизельном двигателе эффективно сгорает бедная смесь, которая в бензиновом двигателе сгореть не может. Работа на бедной смеси способствует более высокой экономичности.
Почему дизель экономичнее ? Смотри статью здесь
Почему дизель экономичнее см. здесь вторая статья
|