FORMACIÓN AZUL- (en motores de combustión interna) la formación de una mezcla combustible. La formación de la mezcla externa (fuera del cilindro) se realiza mediante un carburador (en los motores de carburador) o un mezclador (en los motores de gas), la formación de la mezcla interna mediante una tobera... ... Gran diccionario enciclopédico

formación de mezcla- I; cf. El proceso de formación de mezclas. S acelerado. C. en motores de combustión interna (mezclando combustible con aire u otro oxidante para la combustión más completa y rápida del combustible). * * * formación de mezcla (en motores de interior ... ... diccionario enciclopédico

formación de mezcla- (en motores de combustión interna), la formación de una mezcla combustible. La formación de la mezcla externa (fuera del cilindro) se realiza mediante un carburador (en los motores de carburador) o un mezclador (en los motores de gas), la formación de la mezcla interna mediante una tobera... ... Diccionario de automóviles

FORMACIÓN AZUL- el proceso de obtención de una mezcla de trabajo (combustible) en motores internos. combustión. Hay 2 principales tipo C.: externo e interno. Con S externo, el proceso de obtención de una mezcla de trabajo se lleva a cabo por Ch. arreglo fuera del cilindro de trabajo del motor. Con S interna, ... ... Gran diccionario politécnico enciclopédico

Bajo la formación de mezcla en motores con encendido por chispa se entiende un complejo de procesos interrelacionados que acompañan la dosificación de combustible y aire, la atomización y evaporación del combustible y su mezcla con aire. La formación de una mezcla de alta calidad es una condición necesaria para obtener un rendimiento económico, ambiental y de alta potencia del motor.

El curso de los procesos de formación de la mezcla depende en gran medida de las propiedades fisicoquímicas del combustible y del método de suministro. En los motores con carburación externa, el proceso de carburación comienza en el carburador (inyector, mezclador), continúa en el múltiple de admisión y termina en el cilindro.

Después de que el chorro de combustible sale del atomizador o boquilla del carburador, el chorro comienza a desintegrarse bajo la influencia de las fuerzas de arrastre aerodinámicas (debido a la diferencia en las velocidades del aire y del combustible). La finura y uniformidad de la atomización dependen de la velocidad del aire en el difusor, la viscosidad y la tensión superficial del combustible. Cuando arranca un motor de carburador a su temperatura relativamente baja, prácticamente no hay atomización del combustible, y hasta el 90 por ciento o más del combustible en estado líquido ingresa a los cilindros. Como resultado, para garantizar un arranque confiable, es necesario aumentar significativamente el suministro de combustible cíclico (llevar b a valores de ? 0.1-0.2).

El proceso de pulverización de la fase líquida del combustible también se desarrolla en la sección de paso. válvula de entrada, y cuando el acelerador no está completamente abierto, en el espacio formado por él.

Parte de las gotas de combustible, arrastradas por el flujo de aire y vapores de combustible, continúan evaporándose, y la otra parte se deposita en forma de película en las paredes de la cámara de mezcla, colector de admisión y canal en la cabeza del bloque. . Bajo la acción de una fuerza tangencial de interacción con el flujo de aire, la película se mueve hacia el cilindro. Dado que las velocidades de la mezcla de aire y combustible y las gotas de combustible difieren de manera insignificante (de 2 a 6 m/s), la intensidad de la evaporación de las gotas es baja. La evaporación de la superficie de la película procede más intensamente. Para acelerar el proceso de evaporación de la película, se calienta el colector de admisión en los motores de carburador e inyección central.

La diferente resistencia de las ramas del colector de admisión y la distribución desigual de la película en estas ramas conducen a una composición desigual de la mezcla en los cilindros. El grado de falta de uniformidad de la composición de la mezcla puede alcanzar el 15-17%.

Cuando el combustible se evapora, continúa el proceso de su fraccionamiento. En primer lugar, las fracciones ligeras se evaporan y las más pesadas ingresan al cilindro en la fase líquida. Como resultado de la distribución desigual de la fase líquida en los cilindros, puede haber no solo una mezcla con una relación aire-combustible diferente, sino también combustible con una composición fraccionaria diferente. En consecuencia, los números de octano del combustible en diferentes cilindros no serán los mismos.

La calidad de la formación de la mezcla mejora al aumentar la velocidad n. El efecto negativo de la película sobre el rendimiento del motor en condiciones transitorias es especialmente notable.

La composición desigual de la mezcla en motores con inyección distribuida está determinada principalmente por la identidad de los inyectores. El grado de falta de uniformidad de la composición de la mezcla es de ± 1,5 % cuando se trabaja según la característica de velocidad externa y de ± 4 % en ralentí con una velocidad mínima de n x.x.min.

Cuando el combustible se inyecta directamente en el cilindro, son posibles dos métodos de formación de la mezcla:

Con la obtención de una mezcla homogénea;

Con separación de carga.

La implementación del último método de formación de mezclas está asociada con considerables dificultades.

En los motores de gas con formación de mezcla externa, el combustible se introduce en la corriente de aire en estado gaseoso. Un punto de ebullición bajo, un coeficiente de difusión alto y un valor significativamente más bajo de la cantidad de aire teóricamente necesaria para la combustión (por ejemplo, ¿para gasolina? 58.6, metano - 9.52 (m 3 aire) / (m 3 combustible) proporcionan un casi homogéneo mezcla combustible La distribución de la mezcla sobre los cilindros es más uniforme.

El combustible utilizado en los motores de encendido por chispa es más volátil que combustible diesel además, tarda más en mezclarse con el aire antes de entrar en la cámara de combustión que en un motor diésel. Como resultado, los motores de encendido por chispa funcionan con mezclas más homogéneas que, además, son muy cercanas a las estequiométricas (λ = 1). Los motores diésel siempre funcionan con mezclas pobres (λ > 1). Si la relación aire en exceso de la mezcla aire-combustible no es lo suficientemente grande (λ< 1), это приводит к повышенным выбросам сажи, CO и CH.

Formación de mezcla de una mezcla de combustible homogénea.

Para la formación de una mezcla de alta calidad de una mezcla homogénea de combustible y aire, el combustible debe evaporarse por completo en el momento de la ignición, ya que solo un gas de alta calidad o una mezcla de gas y vapor puede lograr un estado de uniformidad.

Si hay factores que impiden la evaporación completa del combustible y conducen a un deterioro en la calidad de la mezcla (por ejemplo, baja temperatura durante un arranque en frío del motor), entonces se debe agregar una porción adicional de combustible para enriquecer el mezcla aire-combustible y por lo tanto volverla altamente inflamable (enriquecimiento de la mezcla en el arranque en frío). arranque del motor).

El sistema de formación de mezcla, además de asegurar la homogeneidad de la mezcla, también se encarga de regular la carga del motor (control del acelerador) y minimizar la desviación de la relación aire/combustible en los diferentes cilindros del motor.

Formación de mezcla de una mezcla heterogénea de combustible.

El propósito de mezclar una mezcla de combustible y aire no uniforme es garantizar el funcionamiento del motor en todos sus modos sin control de potencia del acelerador. El enfriamiento interno es un efecto secundario del uso de inyección directa de combustible y los motores de este tipo pueden funcionar con relaciones de compresión más altas. La combinación de estos dos factores (ausencia de estrangulamiento y relaciones de compresión más altas) da como resultado una mayor eficiencia que con mezclas de combustible homogéneas. La carga del motor se controla cambiando la cantidad de combustible inyectado.

El desarrollo de sistemas de formación de mezclas da un nuevo impulso al desarrollo de un método de formación de mezclas "híbrido" o un método de "distribución de carga en capas por composición", cuyas posibilidades se han estudiado intensamente desde la década de 1970. Un cierto avance en esta materia ocurrió con el desarrollo de sistemas de combustible de alta velocidad con inyectores electromagnéticos, que permitieron proporcionar flexibilidad en la regulación del momento de inyección de la mezcla de combustible y las altas presiones requeridas de esta inyección.

GDI – inyección directa gasolina– se ha convertido en un término genérico utilizado para identificar los sistemas de mezcla que se están desarrollando en todo el mundo. La formación de la mezcla está influenciada principalmente por la ubicación de la bujía y el inyector de combustible, y la naturaleza de la circulación de esta mezcla en la cámara de combustión es un factor concomitante. El movimiento de vórtice de la mezcla (producido por canales helicoidales y tangenciales) es básicamente una rotación alrededor de un eje paralelo al eje del cilindro del motor.

La colocación exacta de la bujía en relación con el chorro de combustible suministrado por el inyector es el momento decisivo para un sistema de inyección directa de combustible.

La bujía está bajo carga pesada ya que está directamente expuesta al combustible inyectado. Con el método de formación de mezcla, cuando se inyecta combustible en un hueco en la parte inferior del pistón o en un flujo de aire arremolinado y se dirige a la bujía debido al movimiento de rotación de la carga, los requisitos para la precisión de la ubicación de la bujía y la boquilla en este caso no son tan altas.

Los métodos para mezclar una mezcla heterogénea funcionan con exceso de aire (control sin usar un acelerador) y, por lo tanto, es necesario desarrollar convertidores catalíticos que reduzcan la emisión de óxidos de nitrógeno en los gases de escape de los motores que funcionan con mezclas pobres.

1. El proceso de formación de mezclas en motores con encendido por chispa.

El complejo de procesos interrelacionados de dosificación de combustible y aire, atomización y evaporación de combustible, así como la mezcla de combustible con aire se denomina formación de mezcla. La eficiencia del proceso de combustión depende de la composición y calidad de la mezcla aire-combustible obtenida durante la formación de la mezcla.

En los motores de cuatro tiempos, por lo general se organizan mezcla externa, que comienza con la dosificación de combustible y aire en la tobera, carburador o en el mezclador (motor de gas), continúa en el conducto de admisión y finaliza en el cilindro del motor.

Hay dos tipos inyección de combustible: central - inyección de combustible en el colector de admisión y distribuida - inyección en los canales de admisión de la culata.

Aerosol de combustible con inyección central y en carburadores, comienza en un momento en que el chorro de combustible, luego de salir por la tobera u orificio atomizador, bajo la influencia de fuerzas aerodinámicas de resistencia y debido a la alta energía cinética del aire, se disgrega en películas y gotas de varios diámetros. A medida que las gotas se mueven, se rompen en otras más pequeñas. Con un aumento en la finura de la atomización, aumenta la superficie total de las gotas, lo que conduce a una conversión más rápida del combustible en vapor.

Con un aumento en la velocidad del aire, la finura y la uniformidad de la atomización mejoran, y con una alta viscosidad y tensión superficial del combustible, se deterioran. Entonces, al arrancar un motor de carburador, prácticamente no hay atomización de combustible.

Al inyectar gasolina, la calidad de la atomización depende de la presión de inyección, la forma de los orificios de atomización de la boquilla y la velocidad del flujo de combustible en ellos.

En los sistemas de inyección, las boquillas electromagnéticas son las más utilizadas, a las que se les suministra combustible a una presión de 0,15 ... 0,4 MPa para obtener gotas del tamaño requerido.

La pulverización de la película y las gotas de combustible continúa cuando la mezcla de aire y combustible se mueve a través de las secciones entre la válvula de admisión y su asiento, y con cargas parciales, en el espacio formado por la válvula de mariposa cubierta.

La formación y movimiento de una película de combustible ocurre en los canales y tuberías del sistema de admisión. Cuando el combustible se mueve, debido a la interacción con el flujo de aire y la gravedad, se deposita parcialmente en las paredes del tubo de admisión y forma una película de combustible. Debido a la acción de las fuerzas de tensión superficial, adherencia a la pared, gravedad y otras fuerzas, la velocidad de la película de combustible es varias decenas de veces menor que la velocidad del flujo de la mezcla. Las gotas de combustible pueden ser expulsadas de la película por el flujo de aire (atomización secundaria).

Cuando se inyecta gasolina, generalmente el 60 ... 80% del combustible ingresa a la película. Su cantidad depende de la ubicación de la boquilla, el alcance del chorro, la finura del chorro y, en el caso de inyección distribuida en cada cilindro, del momento en que se inicia.

En los motores de carburador a plena carga y bajo régimen, hasta un 25% del consumo total de combustible cae en la película a la salida del colector de admisión. Esto se debe a la baja tasa de flujo de aire y la finura insuficiente de la atomización del combustible. Cuando la válvula de mariposa está cerrada, la cantidad de película en el colector de admisión es menor debido a la atomización secundaria de combustible cerca de la válvula.

Evaporación de combustible necesarios para obtener una mezcla homogénea de combustible con aire y organizar un proceso de combustión eficiente. En el conducto de admisión, antes de entrar al cilindro, la mezcla es bifásica. El combustible en la mezcla está en las fases de gas y líquido.

Con inyección central y carburación, el tubo de admisión se calienta especialmente con líquido del sistema de refrigeración o gases de escape para evaporar la película. Según el diseño del tracto de admisión y el modo de operación a la salida de la tubería de admisión, el 60 ... 95% del combustible en la mezcla combustible se encuentra en forma de vapores.

El proceso de evaporación del combustible continúa en el cilindro durante las carreras de admisión y compresión, y al comienzo de la combustión, el combustible se evapora casi por completo.

Con inyección de combustible distribuida en la placa de la válvula de admisión y funcionamiento del motor a plena carga, el 30 ... 50% de la dosis del ciclo de combustible se evapora antes de ingresar al cilindro. Cuando se inyecta combustible en las paredes del canal de entrada, la proporción de combustible evaporado aumenta al 50...70% debido a un aumento en el tiempo para su evaporación. En este caso, no se requiere calentar la tubería de entrada.

Las condiciones para la evaporación de la gasolina en los modos de arranque en frío empeoran, y la proporción de combustible evaporado antes de ingresar al cilindro es solo del 5 ... 10%.

Composición desigual de la mezcla., que ingresa a distintos cilindros del motor, con inyección central y carburación está determinada por la diferente geometría y longitud de los canales (desigual resistencia de las ramas del tracto de admisión), la diferencia en las velocidades del aire y los vapores, las gotas y, principalmente , la película de combustible.

Con un diseño fallido del tracto de admisión, el grado de uniformidad de la composición de la mezcla puede alcanzar ± ​​20%, lo que reduce significativamente la eficiencia y la potencia del motor.

La composición desigual de la mezcla también depende del modo de funcionamiento del motor. Con inyección central y en un motor de carburador, al aumentar la velocidad se mejora la atomización y evaporación del combustible, por lo que se reduce la composición desigual de la mezcla. La formación de la mezcla mejora a medida que disminuye la carga del motor.

Con inyección distribuida, la composición desigual de la mezcla sobre los cilindros depende de la identidad del funcionamiento de los inyectores. El mayor desnivel es posible en el modo movimiento inactivo a dosis bajas del ciclo.

La organización de la formación de la mezcla externa de los motores de automóviles a gas es similar a la de los motores de carburador. El combustible se introduce en la corriente de aire en estado gaseoso. La calidad de la mezcla aire-combustible con formación de mezcla externa depende del punto de ebullición y del coeficiente de difusión del gas. Esto asegura la formación de una mezcla casi homogénea, y su distribución por los cilindros es más uniforme que en los motores de carburador.

1. Formación de mezclas en motores de gasolina

1.1 Carburación carburación

1.2 Formación de mezclas con inyección de combustible central y distribuida

1.3 Características de la formación de mezclas en motores de gas

2. Mezcla en motores diesel

2.1 Características de la formación de mezclas

2.2 Métodos de mezcla. Tipos de cámaras de combustión.

lista bibliografica

1. Mezcla en motores de gasolina

Bajo la formación de mezcla en motores con encendido por chispa se entiende un complejo de procesos interrelacionados que acompañan la dosificación de combustible y aire, la atomización y evaporación del combustible y su mezcla con aire. La formación de una mezcla de alta calidad es una condición necesaria para obtener un rendimiento económico, ambiental y de alta potencia del motor.

El curso de los procesos de formación de la mezcla depende en gran medida de las propiedades fisicoquímicas del combustible y del método de suministro. En los motores con carburación externa, el proceso de carburación comienza en el carburador (inyector, mezclador), continúa en el múltiple de admisión y termina en el cilindro.

Después de que el chorro de combustible sale del atomizador o boquilla del carburador, el chorro comienza a desintegrarse bajo la influencia de las fuerzas de arrastre aerodinámicas (debido a la diferencia en las velocidades del aire y del combustible). La finura y uniformidad de la atomización dependen de la velocidad del aire en el difusor, la viscosidad y la tensión superficial del combustible. Cuando arranca un motor de carburador a su temperatura relativamente baja, prácticamente no hay atomización del combustible, y hasta el 90 por ciento o más del combustible en estado líquido ingresa a los cilindros. Como resultado, para garantizar un arranque confiable, es necesario aumentar significativamente el suministro de combustible cíclico (para llevar α a valores de ≈ 0.1-0.2).

El proceso de atomización de la fase líquida del combustible también se desarrolla en la sección de paso de la válvula de admisión, y cuando la válvula de mariposa no está completamente abierta, en el espacio formado por ella.

Parte de las gotas de combustible, arrastradas por el flujo de aire y vapores de combustible, continúan evaporándose, y la otra parte se deposita en forma de película en las paredes de la cámara de mezcla, colector de admisión y canal en la cabeza del bloque. . Bajo la acción de una fuerza tangencial de interacción con el flujo de aire, la película se mueve hacia el cilindro. Dado que las velocidades de la mezcla de aire y combustible y las gotas de combustible difieren de manera insignificante (de 2 a 6 m/s), la intensidad de la evaporación de las gotas es baja. La evaporación de la superficie de la película procede más intensamente. Para acelerar el proceso de evaporación de la película, se calienta el colector de admisión en los motores de carburador e inyección central.

La diferente resistencia de las ramas del colector de admisión y la distribución desigual de la película en estas ramas conducen a una composición desigual de la mezcla en los cilindros. El grado de falta de uniformidad de la composición de la mezcla puede alcanzar el 15-17%.

Cuando el combustible se evapora, continúa el proceso de su fraccionamiento. Las fracciones ligeras se evaporan primero, mientras que las fracciones más pesadas entran en el cilindro en fase líquida. Como resultado de la distribución desigual de la fase líquida en los cilindros, puede haber no solo una mezcla con una relación aire-combustible diferente, sino también combustible con una composición fraccionaria diferente. En consecuencia, los números de octano del combustible en diferentes cilindros no serán los mismos.

La calidad de la formación de la mezcla mejora al aumentar la velocidad n. El efecto negativo de la película sobre el rendimiento del motor en condiciones transitorias es especialmente notable.

La composición desigual de la mezcla en motores con inyección distribuida está determinada principalmente por la identidad de los inyectores. El grado de composición desigual de la mezcla es de ± 1,5 % cuando se trabaja según la característica de velocidad externa y de ± 4 % en ralentí con una velocidad mínima de n x.x. mín.

Cuando el combustible se inyecta directamente en el cilindro, son posibles dos métodos de formación de la mezcla:

- obtener una mezcla homogénea;

− con estratificación de carga.

La implementación del último método de formación de mezclas está asociada con considerables dificultades.

En los motores de gas con formación de mezcla externa, el combustible se introduce en la corriente de aire en estado gaseoso. Un punto de ebullición bajo, un alto coeficiente de difusión y un valor significativamente menor de la cantidad de aire teóricamente necesaria para la combustión (por ejemplo, para gasolina - 58.6, metano - 9.52 (m 3 aire) / (m 3 combustible) proporcionan un casi homogéneo mezcla combustible La distribución de la mezcla sobre los cilindros es más uniforme.

1.1 Carburación carburación

Pulverización de combustible. Después de que el chorro de combustible sale del atomizador del carburador, comienza su desintegración. Bajo la acción de las fuerzas de resistencia aerodinámica (la velocidad del aire es mucho mayor que la velocidad del combustible), el chorro se rompe en películas y gotas de varios diámetros. El diámetro medio de las gotas a la salida del carburador se puede considerar aproximadamente igual a 100 micras. Mejorar la atomización aumenta la superficie total de las gotas y contribuye a que se evaporen más rápidamente. Al aumentar la velocidad del aire en el difusor y reducir la viscosidad y la tensión superficial del combustible, se mejora la finura y uniformidad de la atomización. Al arrancar un motor de carburador, prácticamente no hay atomización del combustible.

Formación y movimiento de una película de combustible. Bajo la influencia del flujo de aire y las fuerzas gravitatorias, algunas gotas se depositan en las paredes del carburador y el colector de admisión, formando una película de combustible. La película de combustible se ve afectada por las fuerzas de adherencia con la pared, la fuerza tangencial del lado del flujo de aire, la caída de presión estática a lo largo del perímetro de la sección, así como la gravedad y la tensión superficial. Como resultado de la acción de estas fuerzas, la película adquiere una compleja trayectoria de movimiento. La velocidad de su movimiento es varias decenas de veces menor que la velocidad del flujo de la mezcla. La mayor cantidad de película se forma en los modos de carga completa y baja velocidad, cuando la velocidad del aire y la finura de atomización del combustible son bajas. En este caso, la cantidad de película a la salida del colector de admisión puede alcanzar hasta el 25% del consumo total de combustible. La naturaleza de la relación de los estados físicos de la mezcla combustible depende esencialmente de las características de diseño del sistema de suministro de combustible (Fig. 1).

Arroz. 1. Suministro de combustible durante la carburación (a), inyección central (b) y distribuida (c): 1 - aire; 2 - combustible; 3 - mezcla combustible

Evaporación de combustible. El combustible se evapora de la superficie de las gotitas y la película a temperaturas relativamente bajas. Las gotas están en el sistema de admisión del motor durante aproximadamente 0,002-0,05 s. Durante este tiempo, solo los más pequeños tienen tiempo de evaporarse por completo. Las bajas tasas de evaporación de las gotas están determinadas principalmente por el mecanismo molecular de transferencia de calor y masa, ya que la mayoría de las veces las gotas se mueven con poco flujo de aire. Por lo tanto, la evaporación de las gotas se ve significativamente afectada por la finura de atomización y la temperatura inicial del combustible, mientras que el efecto de la temperatura del flujo de aire es insignificante.

La película de combustible es soplada intensamente por el flujo. Al mismo tiempo, el intercambio de calor con las paredes del conducto de admisión es de gran importancia para su evaporación, por lo que, con inyección central y carburación, la tubería de admisión suele calentarse con refrigerante del motor o gases de escape. Según el diseño del conducto de admisión y el modo de funcionamiento del motor del carburador y con inyección central a la salida de la tubería de admisión, el contenido de vapor de combustible en la mezcla combustible puede ser del 60 al 95%. El proceso de evaporación del combustible continúa en el cilindro durante las carreras de admisión y compresión. Al comienzo de la combustión, el combustible se evapora casi por completo.

Así, en los modos de arranque en frío y calentamiento, cuando las temperaturas del combustible, del tracto de admisión y de las superficies del aire son bajas, la evaporación de la gasolina es mínima, en el modo de arranque, además, casi no se rocía, y las condiciones de mezcla son extremadamente desfavorables.

Composición desigual de la mezcla en los cilindros. Debido a la resistencia desigual de las ramas del tracto de admisión, el llenado de cilindros individuales con aire puede diferir (en un 2-4%). La distribución de combustible sobre los cilindros de un motor de carburador puede caracterizarse por una irregularidad mucho mayor, debido principalmente a la distribución desigual de la película. Esto significa que la composición de la mezcla en los cilindros no es la misma. Se caracteriza por el grado de composición desigual de la mezcla:

donde α i - coeficiente de exceso de aire en i-ésimo cilindro; α es el valor medio de la relación de exceso de aire de la mezcla preparada por el carburador o inyector de inyección central.

Si, D i > 0, entonces esto significa que en este cilindro la mezcla es más pobre que en todo el motor. El valor de α es más fácil de determinar analizando la composición de los gases de escape que salen del i-ésimo cilindro. El grado de composición desigual de la mezcla con un diseño fallido del tracto de admisión puede alcanzar un valor del 20%, lo que empeora significativamente los indicadores económicos, ambientales, de potencia y otros indicadores de rendimiento del motor. La composición desigual de la mezcla también depende del modo de funcionamiento del motor. Con un aumento en la frecuencia n, la atomización y la evaporación del combustible mejoran, por lo que la falta de uniformidad de la composición de la mezcla disminuye (Fig. 2a). La formación de la mezcla también mejora con una disminución de la carga, que, en particular, se expresa en una disminución del grado de falta de uniformidad de la composición de la mezcla (Fig. 2b).

Durante la formación de la mezcla, se produce el fraccionamiento de la gasolina. En este caso, las fracciones ligeras se evaporan en primer lugar (tienen un octanaje más bajo) y las fracciones medias y pesadas se encuentran predominantemente en gotas y películas. Como resultado de la distribución desigual de la fase líquida del combustible en los cilindros, no solo puede resultar una mezcla con diferente α, sino que la composición fraccionaria del combustible (y, en consecuencia, su índice de octano) también puede ser desigual. Esto también se aplica a la distribución de aditivos de gasolina, en particular aditivos antidetonantes, entre los cilindros. Debido a las características indicadas de formación de mezclas en cilindros motores de carburador se suministra una mezcla, en el caso general, que difiere en la composición del combustible y su número de octano.

Arroz. 2. Cambio en el grado de no uniformidad de la composición de la mezcla para 1, 2, 3 y 4 cilindros en función de la velocidad n (a toda velocidad) (a) y la carga (n=2000 min -1) (b )

1.2 Formación de mezclas con inyección de combustible central y distribuida

La inyección de combustible en comparación con la carburación proporciona:

1. Un aumento en el factor de llenado debido a una disminución en la resistencia aerodinámica del sistema de admisión en ausencia de un carburador y calentamiento del aire en la admisión debido a la menor longitud del conducto de admisión.
2. Distribución más uniforme del combustible sobre los cilindros del motor. La diferencia en el coeficiente de exceso de aire en los cilindros con inyección de combustible es del 6-7% y con carburación del 20-30%.
3. La posibilidad de aumentar la relación de compresión en 0,5-2 unidades con el mismo octanaje de combustible como resultado de un menor calentamiento de la carga fresca en la entrada, una distribución más uniforme del combustible sobre los cilindros.
4. Aumento de los indicadores de energía (Ni, Ne, etc.) en un 3-25%.
5. Mejor respuesta del motor y arranque más fácil.

Consideremos los procesos de formación de la mezcla durante la inyección central similares al curso de estos procesos en un motor de carburador y observemos las principales diferencias entre estos procesos.

Pulverización de combustible. Los sistemas de inyección suministran combustible a mayor presión, como de costumbre, a la tubería de admisión (inyección central) o a los canales de admisión en la culata (inyección de puerto) (Fig. 1b, c).

Para sistemas de inyección central y distribuida, además de los parámetros anteriores, la finura de atomización también depende de la presión de inyección, la forma de los orificios de aspersión de las boquillas y el caudal de gasolina en ellos. En estos sistemas, las boquillas electromagnéticas son las más utilizadas, a las que se les suministra combustible a una presión de 0,15-0,4 MPa, lo que asegura la producción de gotas con un diámetro medio de 50-400 micras, según el tipo de boquillas (chorro, pin o centrífugo). Con carburación, este diámetro es de hasta 500 micras.

Formación y movimiento de una película de combustible. La cantidad de película que se forma durante la inyección de gasolina depende de la ubicación de la boquilla, el alcance del chorro, la finura del rociado y, con la inyección distribuida en cada cilindro, del momento en que comienza. La práctica muestra que con cualquier método de organización de la inyección, la masa de la película es de hasta 60 ... 80% de la cantidad total de combustible suministrado.

Evaporación de combustible. La película se evapora de manera especialmente intensa desde la superficie de la válvula de admisión. Sin embargo, la duración de esta evaporación es corta, por lo tanto, con inyección distribuida en el plato de la válvula de admisión y funcionamiento del motor con suministro total de combustible, solo el 30-50 % de la dosis del ciclo de combustible se evapora antes de que ingrese al cilindro.

Con inyección distribuida en las paredes del canal de entrada, el tiempo de evaporación aumenta debido a la baja velocidad de la película, y la proporción de combustible evaporado aumenta al 50-70%. Cuanto mayor sea la velocidad de rotación, menor será la duración de la evaporación, lo que significa que la proporción de gasolina evaporada también disminuye.

No es aconsejable calentar la tubería de entrada con inyección distribuida, porque no puede mejorar significativamente la formación de la mezcla.

Composición desigual de la mezcla en los cilindros. En los motores con inyección distribuida, la composición desigual de la mezcla en los cilindros depende de la calidad de fabricación (identidad) de los inyectores y de la dosis de combustible inyectado. Por lo general, con inyección distribuida, la composición desigual de la mezcla es pequeña. Su mayor valor tiene lugar a las dosis mínimas cíclicas (en particular, en el régimen inactivo) y puede alcanzar ±4%. Cuando el motor está funcionando a plena carga, la composición irregular de la mezcla no supera el ± 1,5 %.

1.3 Características de la formación de mezclas en motores de gas

Con mezcla externa, la calidad de la mezcla depende del punto de ebullición y del coeficiente de difusión del gas. Por lo tanto, cuando se opera con combustible gaseoso y formación de mezcla externa, se asegura la formación de una mezcla combustible prácticamente homogénea y se excluye la formación de una película líquida sobre las superficies del conducto de admisión. Para motores de gas, no se requiere calentar la tubería de entrada.

La mezcla de gas y aire se distribuye por los cilindros de manera más uniforme que la mezcla con combustible líquido. La formación de mezcla interna se utiliza para algunos tipos de motores de gas estacionarios de dos tiempos, así como de cuatro tiempos. La calidad de la formación de la mezcla en este caso es peor que con la formación de la mezcla externa, pero se excluyen las pérdidas de gas con la purga del cilindro.

2. Mezcla en motores diesel

Formación de mezclas en motores diesel ocurre al final de la carrera de compresión y al comienzo de la carrera de expansión. El proceso continúa por un corto período de tiempo, correspondiente a 20-60° de rotación del cigüeñal. Este proceso en un motor diesel tiene las siguientes características:

La formación de la mezcla tiene lugar en el interior del cilindro y se realiza principalmente en el proceso de inyección de combustible;

En comparación con un motor de carburador, la duración de la formación de la mezcla es varias veces menor;

Una mezcla combustible preparada en condiciones de tiempo limitado se caracteriza por una gran falta de homogeneidad, es decir, distribución desigual de combustible en todo el volumen de la cámara de combustión. Junto con las zonas de alta concentración de combustible (con valores pequeños del coeficiente de exceso de aire local (local), hay zonas con baja concentración de combustible (con valores grandes de α). Esta circunstancia predetermina la necesidad de quemar combustible en cilindros diesel con un coeficiente de exceso de aire total relativamente grande a > 1,2.

Por lo tanto, a diferencia de un motor de carburador, que tiene límites de inflamabilidad para una mezcla combustible, en un motor diesel α no caracteriza las condiciones para la ignición del combustible. La ignición en un motor diesel es prácticamente posible en cualquier valor total de α, ya que la composición de la mezcla en las diferentes zonas de la cámara de combustión (CC) varía en un amplio rango. Desde cero (por ejemplo, en la fase líquida de las gotas de combustible) hasta el infinito ¾ fuera de la gota, donde no hay combustible.

2.1 Características de la formación de mezclas

Los procesos de formación de la mezcla en los motores diesel incluyen la atomización del combustible y el desarrollo de una llama de combustible, su calentamiento, la evaporación de los vapores de combustible y su mezcla con el aire.

Pulverización de combustible. La inyección y atomización de combustible en el cilindro diesel se lleva a cabo utilizando dispositivos especiales: varios tipos de boquillas, que tienen, en particular, una cantidad diferente de orificios de boquilla en el atomizador.

Rociar el chorro en pequeñas gotas aumenta drásticamente el área de superficie de la dosis líquida. La relación de las superficies del conjunto resultante de gotas a una sola gota de la misma masa es aproximadamente igual a la raíz cúbica del número de gotas. El número total de gotas como resultado de la pulverización alcanza (0,5-20) · 10 6 , lo que da un aumento del área superficial de aproximadamente 80-270 veces. Este último asegura el rápido flujo de los procesos de transferencia de calor y masa entre las gotas y el aire en la cámara de combustión, que tiene una temperatura alta de hasta 2000°C o más. El tamaño de las partículas que aseguran una combustión rápida en un motor diésel es de 5 a 40 µm.

Para evaluar simultáneamente la finura y la uniformidad de la pulverización, se utiliza la característica de pulverización, que es la relación entre los diámetros de las gotas d to y su contenido relativo Ω - la relación del volumen de gotas que tienen diámetros desde el mínimo hasta este hasta el volumen de todas las gotas. La dependencia Ω = f(d k) se muestra en la fig. 3. Cuanto más inclinada y más cerca del eje y es la característica de atomización total, más fino y uniforme se atomiza el combustible. En lugar de los volúmenes indicados, la masa relativa de las gotas se puede trazar a lo largo del eje y.

Desarrollo de una antorcha de combustible. La desintegración primaria del chorro (en partículas relativamente grandes) ocurre a través de perturbaciones turbulentas que ocurren cuando el combustible fluye a través de la abertura de la tobera, así como la expansión elástica del combustible cuando sale por la boca de la tobera. Posteriormente, las partículas grandes se rompen durante el vuelo en otras más pequeñas por medio de las fuerzas de resistencia aerodinámica del medio.

La forma de la antorcha (chorro) se caracteriza por su longitud L st, ángulo de conicidad γ st y ancho B st (Fig. 4). La formación de la antorcha se produce gradualmente a medida que se desarrolla el proceso de inyección. La longitud del artículo antorcha L aumenta debido a la continua "promoción" de nuevas partículas de combustible a su parte superior. La velocidad st de mover la parte superior de la antorcha con un aumento en la resistencia del medio y una disminución en la energía cinética de las partículas disminuye, y el ancho de la antorcha B st aumenta. El ángulo cónico In st con una forma cilíndrica de la abertura de la boquilla del pulverizador es In st = 12-20°. En la fig. 5 muestra el cambio en el tiempo L st, st, V st.

El combustible introducido en el cilindro en forma de antorchas se distribuye de manera desigual en la carga de aire, porque el número de sopletes, determinado por el diseño del atomizador, es limitado. Otra razón para la distribución desigual del combustible en la cámara de combustión es la estructura heterogénea de las propias antorchas.

Por lo general, se distinguen tres zonas en una antorcha (Fig. 6): el núcleo, la parte media y la cubierta. El núcleo consta de grandes partículas de combustible, que tienen la mayor velocidad de movimiento. La parte media de la antorcha contiene una gran cantidad de pequeñas partículas formadas durante el aplastamiento de las partículas frontales del núcleo por las fuerzas de resistencia aerodinámica. Atomizadas y perdidas el suministro de energía cinética, las partículas de combustible son empujadas a un lado y continúan moviéndose solo debido al flujo de aire, arrastrado a lo largo del camino por la antorcha. La cáscara contiene las partículas más pequeñas que tienen una velocidad mínima de movimiento.

La influencia sobre los parámetros de atomización del combustible y el desarrollo de la llama del combustible se ejerce por el diseño del atomizador, la presión de inyección, el estado del medio en el que se inyecta el combustible y las propiedades del propio combustible.

Los atomizadores con orificios de boquilla cilíndricos (Fig. 7a) pueden ser de múltiples orificios y de un solo orificio, abiertos y cerrados (con una aguja de cierre). Los atomizadores de clavija (Fig. 7b) son solo de tipo cerrado de un solo orificio. Los atomizadores con chorros que se aproximan y con remolinos de tornillo solo pueden estar abiertos (Fig. 7c, d). Los orificios de las boquillas cilíndricas proporcionan llamas relativamente compactas con pequeños conos de expansión y un alto poder de penetración.

Arroz. 7. Tipos de boquillas de aspersión: a) cilíndricas; b) alfiler; c) con contrachorros; d) con remolinos

Con un aumento en el diámetro del orificio d 0 del orificio de la boquilla del rociador, aumenta la profundidad de penetración de la antorcha. Rociar de tipo abierto sin aguja bloqueable, se caracteriza por una atomización de menor calidad que una cerrada, y no se utiliza para la inyección de combustible en cámaras de combustión diésel. Para los atomizadores de clavija, la antorcha tiene la forma de un cono hueco. Esto mejora la distribución del combustible en el aire, pero reduce la capacidad de penetración del soplete.

Con un aumento en la presión de inyección, aumenta la longitud de la antorcha, mejora la finura y la uniformidad de la pulverización. Con un aumento en la carga del motor y la velocidad n, mejora la calidad de atomización.

El estado del medio ambiente (fluido de trabajo) dentro del cilindro diesel afecta significativamente el proceso de formación de la mezcla. Con un aumento de la presión en la cámara de combustión, generalmente entre 2,5 y 5,0 MPa, aumenta la resistencia al avance de la llama, lo que conduce a una disminución de su longitud. En este caso, la calidad de la pulverización cambia ligeramente. Un aumento de la temperatura del aire en el rango de 750...1000 K conduce a una disminución de la longitud de la llama debido a una evaporación más intensa de las partículas de combustible. El movimiento del medio en el cilindro tiene un efecto positivo en la uniformidad de la distribución del combustible en la llama y en el volumen de la cámara de combustión. Un aumento en la temperatura del combustible conduce a una disminución en la longitud de la antorcha y una atomización más fina, lo que se debe a una disminución en la viscosidad del combustible calentado. Los combustibles más pesados ​​que tienen una mayor densidad y viscosidad, por supuesto, en otras condiciones idénticas, se rocían peor que los combustibles ligeros para autotractores.

Calentamiento, evaporación y mezcla. Las partículas de combustible atomizado en un ambiente de aire caliente se calientan y evaporan rápidamente.Este proceso es más intenso para las partículas atomizadas que tienen la relación más alta entre el área superficial y el volumen. La práctica muestra que las partículas con un diámetro de 10¸20 micrones en la cámara de combustión tienen tiempo para evaporarse completamente en un tiempo de (0.5¸0.9)-10 -3 s, es decir antes de que comience el encendido. La evaporación de partículas más grandes termina durante el proceso de combustión que ha comenzado.

La concentración de vapor alrededor de las gotas que aún no se han evaporado es variable. Es máxima en su superficie y disminuye continuamente a medida que se aleja hacia los lados. Como se señaló anteriormente, los valores locales del coeficiente de exceso de aire varían en un rango muy amplio. El movimiento de las partículas en relación con el aire iguala un poco la distribución del combustible en la micromezcla, ya que parte de los vapores resultantes se dispersa a lo largo de la trayectoria de las partículas.La mezcla de combustible y aire se produce parcialmente en el interior de la antorcha, lo que se debe al arrastre de aire en el núcleo de la antorcha durante su formación. Pero una alta concentración de combustible en el núcleo y condiciones de temperatura menos favorables ralentizan significativamente el proceso de evaporación en esta zona.Lo anterior caracteriza el proceso de formación de mezcla de esa parte del combustible que ingresó al cilindro antes de la ignición. En el futuro, la mezcla del resto del combustible se acelera significativamente, porque. procede bajo las condiciones del proceso de combustión que ha comenzado a temperaturas y presiones más altas. La calidad de la mezcla combustible está significativamente determinada por la tasa de mezcla del combustible con el aire. La formación de mezcla de una parte del combustible que ingresa a la cámara al comienzo de la inyección tiene un efecto significativo en los procesos de trabajo en la cámara de combustión En el curso de las reacciones químicas previas a la llama, se produce una concentración crítica de productos de oxidación intermedios en determinadas zonas de la micromezcla, lo que provoca una explosión térmica y la aparición de llamas primarias. La zona más probable para la aparición de tales focos es el espacio cercano a las partículas que se evaporan, donde la concentración de vapor de combustible es óptima (α = 0,8-0,9). Los focos primarios de llama, en primer lugar, se forman en la periferia de la antorcha, porque los procesos físicos y químicos de preparación del combustible para la combustión terminan aquí antes.

2.2 Métodos de mezcla. Tipos de cámaras de combustión.

La distribución de combustible sobre el CS se lleva a cabo debido a las energías cinéticas del combustible y la carga de aire en movimiento. La relación de estas energías está determinada por el método de formación de la mezcla y la forma del CS. En los motores diesel de automóviles modernos, la formación de mezcla volumétrica, cerca de la pared (película), combinada, de precámara y de vórtice ha encontrado aplicación.CS en combinación con el equipo de suministro de combustible determina las condiciones para los procesos de formación de mezcla y combustión. Las cámaras de combustión están diseñadas para proporcionar:

Combustión completa del combustible al coeficiente a más bajo posible y en el menor tiempo posible en TDC;

Aumento suave de la presión durante la combustión y valores permitidos de la presión máxima del ciclo p z ;

Mínima pérdida de calor a las paredes;

Condiciones aceptables de operación del equipo de combustible.

Mezcla volumétrica. Si el combustible se rocía en el volumen de las cámaras de combustión de una sola cavidad (no separadas) y solo una pequeña parte ingresa a la capa de la pared, entonces la formación de la mezcla se denomina volumétrica. Dichos CV tienen una profundidad pequeña y un diámetro grande, caracterizados por un valor adimensional: la relación entre el diámetro del CV y ​​el diámetro del cilindro: d ks /D = 0,75¸0,85. Tal CS generalmente se encuentra en el pistón, y los ejes del inyector, CS y cilindro coinciden (Fig. 8b).

El ciclo de trabajo de los motores diesel con mezcla volumétrica se caracteriza por las siguientes características:

La formación de la mezcla se logra mediante la atomización fina del combustible a altas presiones máximas de inyección (p vpr máx = 50¸150 MPa), se producen turbulencias en la cámara de combustión debido al desplazamiento del aire del espacio entre el hombro del pistón y la culata cuando el el pistón se acerca al PMS;

La distribución uniforme del combustible en el aire se asegura coordinando mutuamente la forma del CS con la forma y ubicación de los sopletes de combustible;

El proceso de combustión en el modo nominal se lleva a cabo en α = 1.50-1.6 o más, porque como resultado de la distribución desigual del combustible sobre el volumen de la cámara de combustión a un α más bajo, no es posible proporcionar una combustión sin humo, a pesar de la coordinación de las formas de la cámara y la antorcha, así como el uso de alta presión de inyección;

El ciclo de trabajo se caracteriza por una alta presiones máximas combustión р z y altas tasas de aumento de presión Δр/Δφ;

Los motores de desplazamiento positivo tienen un alto índice de eficiencia. debido a la relativamente rápida combustión del combustible en el TDC y menores pérdidas de calor en las paredes de la cámara de combustión, así como buenas cualidades de arranque.

De gran importancia es la superficie de los chorros de combustible, a través de los cuales se produce la difusión de vapores de combustible en el aire circundante. El ángulo de dispersión de los chorros de combustible no suele superar los 20°. Para garantizar la cobertura completa del chorro de todo el volumen de la cámara de combustión y el uso de aire, la cantidad de orificios de rociado de la boquilla debería ser teóricamente i c \u003d 360/20 \u003d 18.

El valor del área de flujo de los orificios de rociado f c está determinado por el tipo y tamaño del motor diesel, las condiciones frente a los órganos de entrada. Afecta significativamente la duración y la presión de inyección, está limitado por las condiciones para garantizar una buena formación de mezcla y liberación de calor. Por lo tanto, con una gran cantidad de orificios de rociado, su diámetro debe ser pequeño. Cuanto menor es el número de orificios de atomización, más intensamente gira el aire para la combustión completa del combustible, porque. en este caso, la carga debe girar en un ángulo mayor durante un período de tiempo característico, generalmente igual a la duración de la inyección de combustible. Esto se logra mediante el uso de un puerto de entrada helicoidal o tangencial.

La creación de un movimiento de rotación de la carga durante la admisión conduce a un deterioro en el llenado de aire de los cilindros. Un aumento en el valor máximo de la velocidad tangencial tmax provoca una disminución en v (Fig. 9). Mezcla de pared. El método de formación de la mezcla, en el que se suministra combustible a la pared de la cámara de combustión y se esparce sobre su superficie en forma de una película delgada de 12 a 14 µm de espesor, se denomina pared o película.

Arroz. 8. Cámaras de combustión en el pistón:

a) tipo hemisférico de motores diesel VTZ; b) tipo de motores diesel de cuatro tiempos YaMZ y AMZ; c) tipo TsNIDI; d) tipo de motores diesel "MAN"; e) escriba "Deutz"; f) diésel tipo D-37M g) tipo "Hesselman"; h) tipo diésel "Daimler-Benz"

Arroz. 9. Dependencia del factor de llenado del valor de la componente tangencial de la velocidad de carga

Con tal formación de mezcla, el CS puede ubicarse coaxialmente con el cilindro y la boquilla se desplaza hacia su periferia. Uno o dos chorros de combustible se dirigen ya sea en un ángulo agudo a la pared de la cámara de combustión, que tiene una forma esférica (Fig. 8d), o cerca ya lo largo de la pared de la cámara de combustión (Fig. 8e). En ambos casos, la carga es impulsada a un movimiento de rotación bastante intenso (la velocidad tangencial de la carga alcanza los 50-60 m/s), lo que contribuye a la dispersión de las gotas de combustible a lo largo de la pared de la cámara de combustión. La película de combustible se evapora debido al calor del pistón.

Después del inicio de la combustión, el proceso de evaporación aumenta bruscamente bajo la acción de la transferencia de calor de la llama a la película de combustible. El combustible evaporado es arrastrado por el flujo de aire y se quema en el frente de llama propagándose desde la fuente de ignición. Cuando se inyecta combustible, debido al calor gastado en su evaporación, la temperatura de carga disminuye significativamente (hasta 150-200 °C a lo largo de los ejes de los chorros). Esto dificulta la ignición del combustible debido a una disminución en la velocidad de las reacciones químicas que preceden a la aparición de una llama.

La importante mejora en la inflamabilidad de los combustibles de bajo cetano se deprecia con un aumento, que en motores diesel multicombustibles especiales se tiene que aumentar a 26. Para cámaras con formación de mezcla cerca de la pared, el riesgo de inyección con longitud insuficiente de combustible chorros es significativamente menor que en el caso de cámaras con formación de mezcla volumétrica. Por lo tanto, el aumento no provoca un deterioro en la formación de la mezcla. Con el método de mezcla cerca de la pared, se requiere una atomización menos fina del combustible. Los valores máximos de presión de inyección no superan los 40¸45 MPa. Se utilizan uno o dos orificios de rociado de gran diámetro.

En los motores diesel, el CS desarrollado por el Central Research Diesel Institute (TsNIDI) ha encontrado aplicación (Fig. 8c). Las antorchas de combustible en dicha cámara caen sobre sus paredes laterales debajo del borde de entrada. Rasgo distintivo formación de mezcla - el contramovimiento de chorros de combustible y carga desplazados del espacio sobre el pistón, lo que contribuye a un aumento en la cantidad de combustible suspendido en el volumen del CS, y acerca este proceso a la formación de mezcla volumétrica. Cuando se usa la cámara TsNIDI, se usan orificios de boquilla de 3¸5. Los parámetros de inyección de combustible están cerca de los que tienen lugar en VTZ y YaMZ CS (Fig. 8a, b).

Formación de mezcla de pared volumétrica. Tal formación de mezcla se obtiene a diámetros más pequeños de la cámara de combustión, cuando parte del combustible llega a su pared y se concentra en la capa cercana a la pared. Parte de este combustible está en contacto directo con la pared del CS. La otra parte se encuentra en la capa límite de la carga. El contacto parcial del combustible con las paredes de la cámara de combustión y la mezcla intensiva de aire y partículas de combustible reducen la cantidad de vapor de combustible generado durante el período de retardo del encendido. Como resultado, la tasa de liberación de calor al comienzo de la combustión también disminuye. Después de la aparición de la llama, las velocidades de evaporación y mezcla aumentan drásticamente. Por lo tanto, el suministro de parte del combustible a la zona cercana a la pared no retrasa la finalización de la combustión si la temperatura de la pared en los puntos donde los chorros golpean está entre 200 y 300 °C.

En d cs /D = 0,5-0,6 (Fig. 8a, b, g), debido a la importante aceleración de la rotación de la carga cuando fluye hacia el CC, es posible utilizar 3¸5 orificios de pulverización de un diámetro suficientemente grande. El valor de la componente tangencial de la velocidad de movimiento de la carga alcanza los 25¸30m/s. Las presiones máximas de inyección, por regla general, no superan los 50–80 MPa.

Debido al hecho de que en la carrera de expansión durante el flujo de retorno de carga desde la cámara, parte del combustible no quemado se transfiere al espacio sobre el desplazador, donde hay aire aún no utilizado para la combustión. No está completamente involucrado en el proceso de oxidación. Por lo tanto, buscan minimizar la cantidad de carga ubicada en el espacio entre el pistón (en la posición PMS) y la culata, llevando su altura δ de (Fig. 8a) a 0,9-1 mm. En este caso, es importante estabilizar la brecha en la fabricación y reparación de un motor diesel. También se obtienen resultados positivos al minimizar el espacio entre la cabeza del pistón y el manguito y al reducir la distancia desde la cabeza del pistón hasta el primer anillo de compresión.

Formación de mezclas en cámaras de combustión separadas. Las cámaras de combustión divididas constan de las cavidades principal y auxiliar conectadas por un cuello. En la actualidad, se utilizan principalmente CS de vórtice y antecámaras.

Cámaras de combustión de vórtice. La cámara de combustión de vórtice (Fig. 10) es un espacio esférico o cilíndrico conectado al espacio sobre el pistón del cilindro por un canal tangencial. El volumen V K del vórtice COP 2 es aproximadamente del 60 al 80 % del volumen total de compresión V c, el área de la sección transversal f c del canal de conexión 3 es del 1 al 5 % del área del pistón F p.

Por regla general, las toberas 1 del tipo de pasador cerrado se utilizan en las cámaras de combustión de torbellino, proporcionando un chorro hueco de combustible atomizado.

Cuando el aire entra en la cámara de turbulencia desde el cilindro durante la carrera de compresión, el aire se arremolina intensamente. El vórtice de aire, actuando continuamente sobre la llama del combustible que se está formando, contribuye a una mejor atomización del combustible y su mezcla con el aire. Durante el comienzo de la combustión, el vórtice de aire proporciona aire fresco a la antorcha y elimina los productos de combustión de la misma. En este caso, la velocidad del vórtice debe ser tal que durante el tiempo de inyección de combustible, el aire pueda dar al menos una revolución en la cámara de combustión.

La combustión tiene lugar primero en una cámara de vórtice. La presión que sube en este caso hace que los productos de la combustión y la mezcla de aire y combustible fluyan hacia el cilindro, donde se completa el proceso de combustión.

En la fig. 11 muestra los elementos estructurales de las cámaras de vórtice. La parte inferior de la cámara, por regla general, está formada por un inserto especial hecho de acero resistente al calor, que protege la cabeza de quemaduras. Calor insertos (800-900 K) ayuda a reducir el período de retardo de encendido del combustible en la cámara de combustión. La formación intensiva de vórtices y la presencia de un inserto permiten obtener un flujo estable del ciclo de trabajo en una amplia gama de modos de carga y velocidad.

El ciclo de funcionamiento de la cámara de vórtice garantiza una combustión de combustible sin humo con bajas proporciones de exceso de aire (α = 1,2-1,3) debido al efecto favorable de un intenso vórtice de aire. La combustión de una parte significativa del combustible en una cámara adicional ubicada fuera del cilindro provoca una disminución en la presión máxima de combustión (pz \u003d 7-8 MPa) y la tasa de aumento de presión (0.3-0.4 MPa / ° PKV) en la cavidad sobre el pistón del cilindro a plena carga.

El ciclo de funcionamiento del motor de cámara de vórtice es menos sensible a la calidad de la atomización del combustible, lo que permite el uso de atomizadores de un solo orificio con presiones de inyección máximas bajas (pvp = 20-25 MPa) y un orificio de boquilla de diámetro relativamente grande - hacia arriba a 1,5 mm.

Las principales desventajas de un motor de cámara de vórtice son: mayor consumo de combustible efectivo específico, alcanzando en el modo carga completa 260¸270 g/(kWh), así como las peores cualidades de arranque en comparación con los motores con CS indiviso. Sin embargo, cuando se usan bujías incandescentes en la cámara de vórtice, las cualidades iniciales mejoran significativamente.

La menor eficiencia de los motores diesel de cámara de vórtice se explica por un aumento en la transferencia de calor a las paredes de la cámara de combustión principal y adicional debido a su superficie más desarrollada, la presencia de una intensa formación de vórtice en la cámara de combustión, grandes pérdidas hidráulicas durante el flujo de el fluido de trabajo del cilindro a la cámara de vórtice y viceversa, y también a menudo un aumento en la duración del proceso de combustión. El deterioro de las cualidades iniciales del motor se debe a una disminución de la temperatura del aire cuando fluye hacia la cámara de vórtice y un aumento en la transferencia de calor a las paredes debido a la superficie desarrollada del CS adicional.

Los motores diesel para tractores SMD, ZIL-136, D50, D54 y D75, los motores diesel para automóviles Perkins y Rover (Gran Bretaña) y otros se encuentran entre los motores con mezcla de cámara de vórtice.

Diésel de precámara. El volumen de la precámara (Fig. 12) es 25-35% del volumen total de compresión V s. El área de flujo de los canales de conexión es igual al 0,3-0,8% del área del pistón.

El CS utiliza una boquilla 1 de un solo orificio (generalmente de pasador), que proporciona inyección de combustible en la dirección de los canales de conexión 3.

En el motor diesel de precámara, durante el proceso de compresión, el aire fluye parcialmente hacia la precámara, donde continúa comprimiéndose. Al final de la compresión, se inyecta combustible en él, que se enciende y se quema, provocando un rápido aumento de la presión. Parte del combustible se quema en el volumen de la precámara, porque la cantidad de aire en él es limitada. El combustible no quemado es transportado por los productos de la combustión al cilindro, donde además se rocía y se mezcla completamente con el aire debido a los intensos flujos de gas resultantes. La combustión se transfiere al espacio sobre el pistón, lo que provoca un aumento de la presión en el cilindro.

Así, en los motores diesel de precámara para formación de mezcla, se aprovecha la energía del gas que sale de la precámara debido a la precombustión de parte del combustible en su volumen.

El uso de un flujo de gas para la formación de la mezcla permite intensificar la mezcla de combustible con aire con una atomización relativamente gruesa del combustible por la boquilla. Por lo tanto, en los motores diésel de precámara, las presiones de inyección iniciales relativamente bajas no superan los 10-15 MPa, y la relación de exceso de aire a plena carga es de 1,3-1,

Otra ventaja importante de los motores diesel de precámara es la baja rigidez de combustión del combustible Dr/Dj. Presión de gas en el espacio sobre el pistón: no más de 5,5¸6 MPa debido a la estrangulación del gas en los canales de conexión.

Las ventajas de los motores diésel de precámara también deberían incluir la menor sensibilidad del ciclo operativo al tipo de combustible utilizado y a los cambios en Límite de velocidad trabajo. El primero se explica por la influencia de la superficie calentada del fondo de la antecámara en las condiciones de encendido, el segundo, por la independencia de la energía del flujo de gas que fluye desde la antecámara de la velocidad del pistón. La velocidad máxima para los motores diésel de precámara de cilindro pequeño (diámetro pequeño) es de 3000¸4000 min -1 .

Las principales desventajas de un motor diésel de precámara son: bajo rendimiento de combustible debido a las pérdidas térmicas e hidráulicas derivadas del flujo de gases, debido a la duración del proceso de combustión, así como al aumento de la superficie total de la cámara de combustión. Media presión pérdidas mecánicas rm para motores diésel con precámara es un 25-35 % más alto que para motores con cámaras indivisas, y el consumo de combustible efectivo específico es de 260-290 g/(kWh).

Al igual que los diésel de cámara de vórtice con formación de mezcla de precámara, tienen cualidades de arranque bajas. Por lo tanto, estos motores diesel a menudo se distinguen por una mayor relación de compresión (hasta 18-20) y están equipados con bujías incandescentes de arranque.

En mesa. 1 presenta datos estadísticos sobre motores con diferentes métodos de carburación.

Tabla 1Características de la formación de mezclas

Características de la formación de mezclas durante la sobrealimentación. Debe llevarse a cabo un suministro de combustible cíclico significativamente grande en un tiempo no mayor que el suministro de combustible en el motor diesel de aspiración natural base. Para aumentar el suministro de combustible cíclico y mantener la duración total de la inyección j dp, el área de flujo efectivo de los orificios de rociado se puede aumentar hasta un límite aceptable.

La segunda posibilidad es aumentar las presiones de inyección. En la práctica, se suele recurrir a una combinación de estas medidas: un aumento de las presiones de inyección, en otras condiciones idénticas, proporciona una atomización más fina y uniforme del combustible, lo que puede mejorar la calidad de la formación de la mezcla. El grado requerido de aumento de las presiones de inyección se establece en función del grado requerido de aceleración del proceso de formación de la mezcla. Cuando se inyecta en un medio más denso, aumenta el ángulo de dispersión de los chorros de combustible.

El valor anotado de j dp, si es necesario, también se puede reducir de otras maneras que consumen más tiempo, en particular, aumentando el diámetro del émbolo. bomba de combustible y aumentar la inclinación de sus levas. Al modernizar los motores diésel sobrealimentados, cambios significativos en todos sus principales sistemas y mecanismos: reducen la relación de compresión, la velocidad de giro n, modifican el ángulo de avance de la inyección, etc. Estas medidas, por supuesto, afectan la formación de la mezcla en el CS.

En el caso de la sobrealimentación de turbinas de gas, la densidad de carga en el cilindro aumenta al aumentar la velocidad de rotación ny la carga, y la duración del período de retardo de encendido se reduce en el tiempo. Para garantizar la penetración requerida de los chorros de combustible en la capa de aire durante el período de retardo del encendido, el equipo de suministro de combustible debe proporcionar un aumento más pronunciado en los valores de presión de inyección con el aumento de la velocidad y la carga que en un motor diésel de aspiración natural. . En altos grados de impulso forzado, se utilizan inyectores de bomba y sistemas de combustible de tipo batería. En motores diésel de cámara de vórtice pequeño carros =21-23.

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cámara de vórtice de formación de mezcla diesel

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