블루 포메이션- (내연 기관에서) 가연성 혼합물의 형성. 외부 혼합물 형성(실린더 외부)은 기화기(기화기 엔진의 경우) 또는 믹서(가스 엔진의 경우), 노즐에 의한 내부 혼합물 형성에 의해 수행됩니다. 큰 백과사전

혼합물 형성- 나; 참조. 혼합물 형성 과정. 가속 s. C. 내연 기관(가장 완전하고 신속한 연료 연소를 위해 공기 또는 기타 산화제와 연료 혼합). * * * 혼합물 형성(내부 엔진에서 ... ... 백과사전

혼합물 형성- (내연 기관에서) 가연성 혼합물의 형성. 외부 혼합물 형성(실린더 외부)은 기화기(기화기 엔진의 경우) 또는 믹서(가스 엔진의 경우), 노즐에 의한 내부 혼합물 형성에 의해 수행됩니다. 자동차 사전

블루 포메이션- 내부 엔진에서 작동하는 (가연성) 혼합물을 얻는 과정. 연소. 2개의 메인이 있습니다 유형 C.: 외부 및 내부. 외부 S.를 사용하여 작업 혼합물을 얻는 과정은 Ch. 아. 엔진의 작동 실린더 외부. 내부 S.와 함께 ... ... 큰 백과사전 폴리테크닉 사전

불꽃 점화가 있는 엔진의 혼합물 형성은 연료와 공기의 도징, 연료의 분무 및 증발, 공기와 혼합을 수반하는 복잡한 상호 연관된 프로세스를 의미합니다. 고품질 혼합물 형성은 엔진의 고성능, 경제성 및 환경적 성능을 얻기 위한 필수 조건입니다.

혼합물 형성 과정은 연료의 물리화학적 특성과 연료 공급 방법에 크게 좌우됩니다. 외부 기화 엔진에서 기화 프로세스는 기화기(인젝터, 믹서)에서 시작하여 흡기 매니폴드에서 계속되고 실린더에서 끝납니다.

연료 제트가 기화기 분무기 또는 노즐에서 나온 후 제트는 공기 역학적 항력의 영향으로 분해되기 시작합니다(공기 및 연료 속도의 차이로 인해). 분무의 미세함과 균일성은 디퓨저의 공기 속도, 연료의 점도 및 표면 장력에 따라 달라집니다. 상대적으로 낮은 온도에서 기화기 엔진을 시동할 때 실제로 연료 분무가 없으며 액체 상태의 연료의 최대 90% 이상이 실린더로 들어갑니다. 결과적으로 안정적인 시작을 보장하려면 주기적 연료 공급을 크게 늘려야합니다 (b를 0.1-0.2의 값으로 가져옴).

연료의 액상을 분사하는 과정도 통로구간에서 진행됩니다. 입구 밸브, 스로틀이 완전히 열리지 않은 경우 - 그에 의해 형성된 간격.

공기와 연료 증기의 흐름에 의해 운반된 연료 방울의 일부는 계속 증발하고 다른 부분은 혼합 챔버, 흡기 매니폴드 및 블록 헤드의 채널 벽에 필름 형태로 침전됩니다. . 공기 흐름과의 상호 작용으로 인한 접선 힘의 작용으로 필름은 실린더 쪽으로 이동합니다. 공기-연료 혼합물과 연료 액적의 속도가 미미하게(2-6m/s만큼) 다르기 때문에 액적 증발의 강도는 낮습니다. 필름 표면에서 증발이 더 집중적으로 진행됩니다. 필름의 증발 과정을 가속화하기 위해 기화기 및 중앙 분사 엔진의 흡기 매니폴드가 가열됩니다.

흡기 매니 폴드 분기의 다른 저항과 이러한 분기의 고르지 않은 필름 분포로 인해 실린더의 혼합물 구성이 고르지 않습니다. 혼합물 조성의 불균일 정도는 15-17%에 달할 수 있습니다.

연료가 증발하면 분류 과정이 진행됩니다. 우선 가벼운 부분은 증발하고 무거운 부분은 액체 상태로 실린더에 들어갑니다. 실린더 내 액체상의 불균일한 분포의 결과로, 연료-공기 비율이 다른 혼합물뿐만 아니라 분수 조성이 다른 연료도 있을 수 있습니다. 결과적으로 다른 실린더에 있는 연료의 옥탄가는 동일하지 않습니다.

혼합물 형성의 품질은 속도 n이 증가함에 따라 향상됩니다. 과도 상태에서 엔진 성능에 대한 필름의 부정적인 영향은 특히 두드러집니다.

분산 분사 엔진에서 혼합물의 고르지 않은 구성은 주로 인젝터 작동의 식별에 의해 결정됩니다. 혼합물 조성의 불균일 정도는 외부 속도 특성에 따라 작업할 때 ± 1.5%이고 최소 속도 n x.x.min에서 아이들에서 ± 4%입니다.

연료가 실린더에 직접 분사되면 두 가지 혼합물 형성 방법이 가능합니다.

균질한 혼합물을 얻으면서;

전하 분리 포함.

후자의 혼합물 형성 방법의 구현은 상당한 어려움과 관련이 있습니다.

외부 혼합물이 형성되는 가스 엔진에서 연료는 기체 상태로 공기 흐름에 도입됩니다. 낮은 끓는점, 높은 확산 계수 및 연소에 이론적으로 필요한 공기량의 상당히 낮은 값(예: 가솔린의 경우? 58.6, 메탄 - 9.52(m 3 공기)/(m 3 연료)은 거의 균질함을 제공합니다 가연성 혼합물 실린더에 대한 혼합물의 분포가 더 균일합니다.

스파크 점화 엔진에 사용되는 연료는 다음보다 휘발성이 더 큽니다. 디젤 연료, 게다가 연소실에 들어가기 전에 공기와 혼합하는 데 디젤 엔진보다 시간이 더 오래 걸립니다. 결과적으로 스파크 점화 엔진은 화학량론적(λ = 1)에 매우 가까운 더 균일한 혼합물에서 작동합니다. 디젤 엔진은 항상 희박 혼합물(λ > 1)로 작동합니다. 연료-공기 혼합물의 공기 과잉 비율이 충분히 크지 않은 경우(λ< 1), это приводит к повышенным выбросам сажи, CO и CH.

균질한 연료 혼합물의 혼합물 형성

균일한 연료-공기 혼합물의 고품질 혼합물 형성을 위해서는 고품질 가스 또는 가스-증기 혼합물만이 균일한 상태를 달성할 수 있기 때문에 점화 순간에 연료가 완전히 증발해야 합니다.

연료의 완전한 증발을 방해하고 혼합물의 품질을 저하시키는 요인이 있는 경우(예: 엔진의 냉간 시동 중 저온) 농축을 위해 연료를 추가로 추가해야 합니다. 공기-연료 혼합물은 인화성이 높아집니다(냉간 시동 시 혼합물 농축). 엔진 시동).

혼합물 형성 시스템은 혼합물의 균질성을 보장하는 것 외에도 엔진 부하(스로틀 제어)를 조절하고 엔진의 다른 실린더에서 공연비의 편차를 최소화하는 역할도 합니다.

불균일 연료 혼합물의 혼합물 형성

균일하지 않은 연료-공기 혼합물을 혼합하는 목적은 스로틀 출력 제어 없이 모든 모드에서 엔진의 작동을 보장하는 것입니다. 내부 냉각은 직접 연료 분사를 사용하는 부작용이며 이러한 유형의 엔진은 더 높은 압축비에서 작동할 수 있습니다. 이 두 가지 요소(스로틀링 부족 및 더 높은 압축비)의 조합은 균일한 연료 혼합물을 사용할 때보다 효율성을 높입니다. 엔진 부하는 분사되는 연료의 양을 변경하여 제어됩니다.

혼합물 형성 시스템의 개발은 "하이브리드" 혼합물 형성 방법 또는 "구성에 의한 층상 전하 분포" 방법의 개발에 새로운 자극을 제공하며, 이 방법의 가능성은 1970년대부터 집중적으로 연구되었습니다. 이 문제의 특정 돌파구는 전자기 인젝터가 있는 고속 연료 시스템의 개발로 발생하여 연료 혼합물의 분사 순간과 이 분사에 필요한 고압을 조절할 때 유연성을 제공할 수 있게 되었습니다.

GDI – 직접 주입가솔린– 전 세계적으로 개발 중인 혼합 시스템을 식별하는 데 사용되는 일반 용어가 되었습니다. 혼합물 형성은 주로 점화 플러그와 연료 인젝터의 위치에 영향을 받으며 연소실에서 이 혼합물의 순환 특성이 부수적인 요인입니다. 혼합물의 소용돌이 운동(나선 및 접선 채널에 의해 생성됨)은 기본적으로 엔진 실린더의 축에 평행한 축을 중심으로 한 회전입니다.

인젝터에 의해 공급되는 연료 분사와 관련된 점화 플러그의 정확한 위치는 직접 연료 분사 시스템의 결정적인 순간입니다.

점화 플러그는 분사된 연료에 직접 노출되기 때문에 과부하가 걸립니다. 혼합기 형성법에서 연료가 피스톤 바닥의 홈이나 소용돌이치는 공기 흐름으로 주입되고 충전물의 회전 운동으로 인해 점화 플러그로 향할 때 점화 플러그 위치의 정확도에 대한 요구 사항 이 경우 노즐은 그렇게 높지 않습니다.

불균일 혼합물을 혼합하는 방법은 과잉 공기(스로틀을 사용하지 않고 제어)와 함께 작동하므로 희박 혼합물로 작동하는 엔진의 배기 가스에서 질소 산화물의 방출을 줄이는 촉매 변환기를 개발할 필요가 있습니다.

1. 스파크 점화가 있는 엔진에서 혼합물 형성 과정.

연료와 공기 주입, 연료 분무 및 증발, 연료와 공기 혼합의 상호 관련된 복잡한 과정을 혼합물 형성이라고 합니다. 연소 과정의 효율성은 혼합물 형성 동안 얻은 공기-연료 혼합물의 조성과 품질에 따라 달라집니다.

4행정 엔진에서는 일반적으로 외부 혼합, 노즐, 기화기 또는 혼합기(가스 엔진)의 연료 및 공기 주입으로 시작하여 흡입관에서 계속되고 엔진 실린더에서 끝납니다.

두 가지 유형이 있습니다 연료 분사: 중앙 - 흡기 매니폴드로 연료 분사 및 분산 - 실린더 헤드의 흡기 채널로 분사.

연료 스프레이중앙 분사 및 기화기에서 연료 제트가 노즐이나 분무기 구멍을 빠져 나온 후 공기 역학적 저항력의 영향과 공기의 높은 운동 에너지로 인해 필름과 방울로 분해되는 시간에 시작됩니다. 다양한 직경. 방울이 이동함에 따라 더 작은 방울로 분해됩니다. 분무의 미세도가 증가함에 따라 액적의 전체 표면이 증가하여 연료가 증기로 더 빠르게 전환됩니다.

풍속이 증가함에 따라 미립화의 섬도 및 균일성이 향상되고 연료의 점도 및 표면장력이 높을수록 열화된다. 따라서 기화기 엔진을 시작할 때 연료의 분무가 거의 없습니다.

가솔린을 분사할 때 분무 품질은 분사 압력, 노즐 분무 구멍의 모양 및 그 안의 연료 흐름 속도에 따라 달라집니다.

분사 시스템에서 전자기 노즐이 가장 널리 사용되며 필요한 크기의 액적을 얻기 위해 0.15 ... 0.4 MPa의 압력으로 연료가 공급됩니다.

공기-연료 혼합물이 흡기 밸브와 시트 사이의 섹션을 통과할 때 그리고 부분 부하에서 - 덮인 스로틀 밸브에 의해 형성된 틈에서 필름과 연료 방울의 분무가 계속됩니다.

연료막의 형성과 이동은 흡입 시스템의 채널과 파이프라인에서 발생합니다. 연료가 이동할 때 공기 흐름 및 중력과의 상호 작용으로 인해 부분적으로 흡기관 벽에 침전되어 연료막을 형성합니다. 표면 장력, 벽에 대한 접착력, 중력 및 기타 힘의 작용으로 인해 연료막의 속도는 혼합물 흐름 속도보다 수십 배 더 느립니다. 연료 방울은 공기 흐름에 의해 필름에서 날아갈 수 있습니다(2차 분무).

휘발유를 주입하면 보통 연료의 60 ... 80 %가 필름에 들어갑니다. 그 양은 노즐의 위치, 분사 범위, 스프레이의 미세도 및 각 실린더에 분산 분사의 경우 시작하는 순간에 따라 다릅니다.

최대 부하 및 저속에서 기화기 엔진에서 총 연료 소비의 최대 25%가 흡기 매니폴드의 출구에서 필름으로 떨어집니다. 이것은 낮은 공기 유량과 연료 분무의 불충분한 미세화 때문입니다. 스로틀 밸브가 닫히면 밸브 근처의 연료의 2차 분무로 인해 흡기 매니폴드의 필름 양이 줄어듭니다.

연료 증발연료와 공기의 균일한 혼합물을 얻고 효율적인 연소 과정을 구성하는 데 필요합니다. 흡기 덕트에서 실린더에 들어가기 전에 혼합물은 2상입니다. 혼합물의 연료는 기체 및 액체 상태입니다.

중앙 분사 및 기화를 통해 흡기 파이프는 냉각 시스템의 액체 또는 배기 가스로 특별히 가열되어 필름을 증발시킵니다. 흡입관의 설계와 흡입 파이프라인 출구에서의 작동 모드에 따라 가연성 혼합물의 연료 중 60 ... 95%가 증기 형태입니다.

연료 증발 과정은 흡기 및 압축 행정 동안 실린더에서 계속되며 연소가 시작될 때 연료는 거의 완전히 증발합니다.

입구 밸브 플레이트에 분산된 연료 분사와 최대 부하에서 엔진 작동으로, 실린더에 들어가기 전에 연료 사이클 용량의 30 ... 50%가 증발합니다. 연료가 입구 채널의 벽에 분사되면 증발 시간의 증가로 인해 증발된 연료의 비율이 50~70%로 증가합니다. 이 경우 입구 파이프라인의 가열이 필요하지 않습니다.

콜드 스타트 ​​모드에서 가솔린 증발 조건이 악화되고 실린더에 들어가기 전 증발 연료의 비율은 5 ... 10 %에 불과합니다.

혼합물의 고르지 않은 구성, 중앙 분사 및 기화와 함께 엔진의 다른 실린더에 들어가는 것은 채널의 다른 기하학과 길이 (흡기 관의 가지의 불균등 저항), 공기와 증기의 속도의 차이, 방울 및 주로 , 연료막.

흡입구 설계가 실패하면 혼합 성분의 균일도가 ± 20%에 도달할 수 있으므로 엔진의 효율성과 출력이 크게 감소합니다.

혼합물의 고르지 않은 구성은 또한 엔진 작동 모드에 따라 다릅니다. 중앙 분사 및 기화기 엔진에서 속도가 증가함에 따라 연료의 분무 및 증발이 개선되어 혼합물의 불균일한 구성이 감소됩니다. 엔진 부하가 감소함에 따라 혼합물 형성이 개선됩니다.

분산 분사의 경우 실린더 전체의 균일하지 않은 혼합물 구성은 인젝터 작동의 정체에 따라 달라집니다. 모드에서 최대의 불균일이 가능 유휴 이동낮은 주기 복용량에서.

가스 자동차 엔진의 외부 혼합물 형성 조직은 기화기 엔진과 유사합니다. 연료는 기체 상태의 기류로 도입됩니다. 외부 혼합물이 형성되는 공기-연료 혼합물의 품질은 기체의 끓는점과 확산 계수에 따라 달라집니다. 이것은 거의 균질한 혼합물의 형성을 보장하고 실린더에 대한 분포는 기화기 엔진보다 더 균일합니다.

1. 혼합물 형성 가솔린 엔진

1.1 기화 기화

1.2 중앙 및 분산 연료 분사를 통한 혼합물 형성

1.3 가스 엔진의 혼합물 형성 특징

2. 디젤 엔진에서의 혼합

2.1 혼합물 형성의 특징

2.2 혼합 방법. 연소실의 종류

서지 목록

1. 가솔린 엔진에서의 혼합

불꽃 점화가 있는 엔진의 혼합물 형성은 연료와 공기의 도징, 연료의 분무 및 증발, 공기와 혼합을 수반하는 복잡한 상호 연관된 프로세스를 의미합니다. 고품질 혼합물 형성은 엔진의 고성능, 경제성 및 환경적 성능을 얻기 위한 필수 조건입니다.

혼합물 형성 과정은 연료의 물리화학적 특성과 연료 공급 방법에 크게 좌우됩니다. 외부 기화 엔진에서 기화 프로세스는 기화기(인젝터, 믹서)에서 시작하여 흡기 매니폴드에서 계속되고 실린더에서 끝납니다.

연료 제트가 기화기 분무기 또는 노즐에서 나온 후 제트는 공기 역학적 항력의 영향으로 분해되기 시작합니다(공기 및 연료 속도의 차이로 인해). 분무의 미세함과 균일성은 디퓨저의 공기 속도, 연료의 점도 및 표면 장력에 따라 달라집니다. 상대적으로 낮은 온도에서 기화기 엔진을 시동할 때 실제로 연료 분무가 없으며 액체 상태의 연료의 최대 90% 이상이 실린더로 들어갑니다. 결과적으로 안정적인 시작을 보장하려면 순환 연료 공급을 크게 늘려야 합니다(α를 ≈ 0.1-0.2 값으로 가져옴).

연료의 액체상의 분무 과정은 흡기 밸브의 통로 부분에서도 진행되며, 스로틀 밸브가 완전히 열리지 않으면 그에 의해 형성된 틈에서 진행됩니다.

공기와 연료 증기의 흐름에 의해 운반된 연료 방울의 일부는 계속 증발하고 다른 부분은 혼합 챔버, 흡기 매니폴드 및 블록 헤드의 채널 벽에 필름 형태로 침전됩니다. . 공기 흐름과의 상호 작용으로 인한 접선 힘의 작용으로 필름은 실린더 쪽으로 이동합니다. 공기-연료 혼합물과 연료 액적의 속도가 미미하게(2-6m/s만큼) 다르기 때문에 액적 증발의 강도는 낮습니다. 필름 표면에서 증발이 더 집중적으로 진행됩니다. 필름의 증발 과정을 가속화하기 위해 기화기 및 중앙 분사 엔진의 흡기 매니폴드가 가열됩니다.

흡기 매니 폴드 분기의 다른 저항과 이러한 분기의 고르지 않은 필름 분포로 인해 실린더의 혼합물 구성이 고르지 않습니다. 혼합물 조성의 불균일 정도는 15-17%에 달할 수 있습니다.

연료가 증발하면 분류 과정이 진행됩니다. 가벼운 부분은 먼저 증발하고 무거운 부분은 액체 상태로 실린더에 들어갑니다. 실린더 내 액체상의 불균일한 분포의 결과로, 연료-공기 비율이 다른 혼합물뿐만 아니라 분수 조성이 다른 연료도 있을 수 있습니다. 결과적으로 다른 실린더에 있는 연료의 옥탄가는 동일하지 않습니다.

혼합물 형성의 품질은 속도 n이 증가함에 따라 향상됩니다. 과도 상태에서 엔진 성능에 대한 필름의 부정적인 영향은 특히 두드러집니다.

분산 분사 엔진에서 혼합물의 고르지 않은 구성은 주로 인젝터 작동의 식별에 의해 결정됩니다. 혼합물의 불균일한 조성 정도는 외부 속도 특성에 따라 작업할 때 ± 1.5%이고 최소 속도 n x.x에서 아이들에서 ± 4%입니다. 분

연료가 실린더에 직접 분사되면 두 가지 혼합물 형성 방법이 가능합니다.

- 균질한 혼합물을 얻기 위해;

- 전하 계층화 포함.

후자의 혼합물 형성 방법의 구현은 상당한 어려움과 관련이 있습니다.

외부 혼합물이 형성되는 가스 엔진에서 연료는 기체 상태로 공기 흐름에 도입됩니다. 낮은 끓는점, 높은 확산 계수 및 연소에 이론적으로 필요한 공기량의 상당히 낮은 값(예: 가솔린의 경우 - 58.6, 메탄 - 9.52(m 3 공기)/(m 3 연료))은 거의 균질한 가연성 혼합물 실린더에 대한 혼합물의 분포가 더 균일합니다.

1.1 기화 기화

연료 분사. 연료 제트가 기화기 분무기를 빠져 나오면 분해가 시작됩니다. 공기 역학적 항력(공기 속도가 연료 속도보다 훨씬 빠름)의 작용으로 제트는 다양한 직경의 필름과 방울로 분해됩니다. 기화기의 출구에서 액적의 평균 직경은 대략 100미크론과 같은 것으로 간주될 수 있습니다. 분무화를 개선하면 액적의 전체 표면이 증가하고 더 빠른 증발에 기여합니다. 디퓨저의 풍속을 높이고 연료의 점도와 표면 장력을 줄임으로써 분무의 미세함과 균일성이 향상됩니다. 기화기 엔진을 시작할 때 연료 분무가 거의 없습니다.

연료막의 형성과 이동. 기류와 중력의 영향으로 일부 방울이 기화기 및 흡기 매니폴드의 벽에 침전되어 연료막을 형성합니다. 연료막은 벽과의 접착력, 기류 측면의 접선력, 단면 주변을 따른 정압 강하, 중력 및 표면 장력의 영향을 받습니다. 이러한 힘의 작용으로 영화는 복잡한 운동 궤적을 얻습니다. 그 이동 속도는 혼합물 흐름의 속도보다 수십 배 낮습니다. 최대량의 피막은 풍속 및 연료 분무의 미세도가 낮을 ​​때 최대 부하 및 저속 모드에서 형성됩니다. 이 경우 흡기 매니폴드 출구의 필름량은 총 연료 소비량의 최대 25%에 달할 수 있습니다. 가연성 혼합물의 물리적 상태 비율의 특성은 기본적으로 연료 공급 시스템의 설계 특성에 따라 다릅니다(그림 1).

쌀. 1. 기화(a), 중앙(b) 및 분산(c) 분사 중 연료 공급: 1 - 공기; 2 - 연료; 3 - 가연성 혼합물

연료 증발. 연료는 상대적으로 낮은 온도에서 액적과 필름의 표면에서 증발합니다. 약 0.002-0.05초 동안 엔진의 흡기 시스템에 방울이 있습니다. 이 시간 동안 그들 중 가장 작은 것만 완전히 증발 할 시간이 있습니다. 액적의 낮은 증발 속도는 대부분의 경우 액적이 거의 공기 흐름 없이 움직이기 때문에 주로 열과 물질 전달의 분자 메커니즘에 의해 결정됩니다. 따라서 액적의 증발은 분무의 미세도와 연료의 초기 온도에 크게 영향을 받는 반면 기류 온도의 영향은 미미합니다.

연료의 막은 흐름에 의해 집중적으로 날아갑니다. 동시에 흡입관 벽과의 열교환은 증발에 매우 ​​중요하므로 중앙 분사 및 기화로 흡입 파이프 라인은 일반적으로 엔진 냉각수 또는 배기 가스로 가열됩니다. 흡기 관로의 설계와 기화기 엔진의 작동 모드 및 흡기 파이프라인 출구에서의 중앙 분사에 따라 가연성 혼합물의 연료 증기 함량은 60-95%가 될 수 있습니다. 연료 증발 과정은 흡기 및 압축 행정 동안 실린더에서 계속됩니다. 연소가 시작되면 연료가 거의 완전히 증발합니다.

따라서 콜드 스타트 ​​및 워밍업 모드에서 연료, 흡입관 및 공기 표면의 온도가 낮을 ​​때 가솔린의 증발이 최소화되고 시동 모드에서 스프레이가 거의 없으며 혼합 조건은 매우 불리합니다.

실린더의 혼합물 구성이 고르지 않습니다. 흡기 분기의 불균등한 저항으로 인해 개별 실린더에 공기를 채우는 것이 다를 수 있습니다(2-4%). 기화기 엔진의 실린더에 대한 연료 분포는 주로 필름의 불균일한 분포로 인해 훨씬 ​​더 큰 불균일성을 특징으로 할 수 있습니다. 이것은 실린더의 혼합물 구성이 동일하지 않음을 의미합니다. 혼합물의 고르지 않은 구성 정도가 특징입니다.

어디서? α 나는 - 과잉 공기 계수 i번째 실린더; α는 기화기 또는 중앙 분사 인젝터에 의해 준비된 혼합물의 공기 과잉 비율의 평균 값입니다.

Di > 0이면 이 실린더에서 혼합물이 전체 엔진보다 희박하다는 것을 의미합니다. α의 값은 i번째 실린더에서 나가는 배기 가스의 조성을 분석하여 결정하기 가장 쉽습니다. 흡입구 설계가 실패한 혼합물의 고르지 않은 구성 정도는 20 %의 값에 도달 할 수 있으며 이는 엔진의 경제, 환경, 전력 및 기타 성능 지표를 크게 악화시킵니다. 혼합물의 고르지 않은 구성은 또한 엔진 작동 모드에 따라 다릅니다. 주파수 n이 증가함에 따라 연료의 분무화 및 증발이 개선되어 혼합 조성의 불균일이 감소합니다(그림 2a). 혼합물 형성은 또한 부하의 감소와 함께 개선되며, 특히 혼합물 조성의 불균일 정도의 감소로 표현된다(도 2b).

혼합물이 형성되는 동안 가솔린의 분류가 발생합니다. 이 경우 가벼운 분획이 먼저 증발하고(옥탄가가 낮음) 중간 및 무거운 분획은 주로 방울과 필름에서 발견됩니다. 실린더에서 연료의 액체상의 불균일한 분포로 인해 α가 다른 혼합물이 나타날 수 있을 뿐만 아니라 연료의 분수 구성(결과적으로 옥탄가)도 같지 않을 수 있습니다. 이것은 실린더 사이의 가솔린 ​​첨가제, 특히 노크 방지 첨가제의 분포에도 적용됩니다. 실린더에서 혼합물 형성의 표시된 특징으로 인해 기화기 엔진일반적으로 연료의 조성과 옥탄가가 다른 혼합물이 공급됩니다.

쌀. 2. 속도 n(풀 스로틀)(a) 및 부하(n=2000 min -1)에 따른 1, 2, 3 및 4-실린더에 대한 혼합물 조성의 불균일 정도 변화(b )

1.2 중앙 및 분산 연료 분사를 통한 혼합물 형성

기화와 비교하여 연료 분사는 다음을 제공합니다.

1. 기화기가 없을 때 흡기 시스템의 공기 역학적 저항 감소로 인한 충전 계수의 증가와 흡기 경로의 더 짧은 길이로 인한 흡기의 공기 가열.
2. 엔진 실린더에 연료를 더 고르게 분배합니다. 연료 분사가있는 실린더의 초과 공기 계수의 차이는 6-7 %이고 기화는 20-30 %입니다.
3. 입구에서 새로운 충전물의 가열이 적고 실린더에 연료가 더 균일하게 분포되기 때문에 동일한 옥탄가의 연료로 압축비를 0.5-2 단위 증가시킬 수 있습니다.
4. 에너지 지표(Ni, Ne 등)가 3~25% 증가합니다.
5. 향상된 엔진 응답 및 더 쉬운 시동.

기화기 엔진에서 이러한 프로세스의 과정과 유사한 중앙 분사 동안의 혼합물 형성 과정을 고려하고 이러한 과정 간의 주요 차이점에 주목합시다.

연료 분사. 분사 시스템은 평소와 같이 증가된 압력으로 연료를 흡기 파이프라인(중앙 분사) 또는 실린더 헤드의 흡기 채널(포트 분사)에 공급합니다(그림 1b, c).

중앙 및 분산 분사 시스템의 경우 위의 매개변수 외에도 분무의 미세도는 분사 압력, 노즐 스프레이 구멍의 모양 및 그 안의 가솔린 ​​유량에 따라 달라집니다. 이러한 시스템에서 전자기 노즐이 가장 널리 사용되며 0.15–0.4 MPa의 압력으로 연료가 공급되어 노즐 유형(제트, 핀 또는 원심). 침탄의 경우 이 직경은 최대 500미크론입니다.

연료막의 형성과 이동. 가솔린 분사 시 형성되는 피막의 양은 노즐 위치, 분사 범위, 분사 미세도 및 각 실린더에 분산 분사가 시작되는 순간에 따라 달라집니다. 연습에 따르면 분사를 구성하는 모든 방법으로 필름의 질량은 공급되는 총 연료 양의 최대 60 ... 80 %입니다.

연료 증발. 필름은 흡기 밸브의 표면에서 특히 집중적으로 증발합니다. 그러나 이 증발의 지속 시간은 짧기 때문에 입구 밸브 플레이트에 분사가 분산되고 전체 연료 공급으로 엔진이 작동하면 연료가 실린더에 들어가기 전에 사이클 용량의 30-50%만 증발합니다.

입구 채널의 벽에 분산 분사로 필름의 저속으로 인해 증발 시간이 증가하고 증발 된 연료의 비율이 50-70 %로 증가합니다. 회전 속도가 높을수록 증발 시간이 짧아지므로 증발 휘발유의 비율도 감소합니다.

분산 주입으로 입구 파이프라인을 가열하는 것은 권장되지 않습니다. 혼합물 형성을 크게 개선할 수 없습니다.

실린더의 혼합물 구성이 고르지 않습니다. 분산 분사 엔진에서 실린더 내 혼합물의 고르지 않은 구성은 인젝터의 제조 품질(식별)과 분사된 연료의 용량에 따라 달라집니다. 일반적으로 분산 주입의 경우 혼합물의 고르지 않은 구성이 적습니다. 가장 큰 값은 최소 주기 용량(특히 유휴 모드)에서 발생하며 ±4%에 도달할 수 있습니다. 엔진이 최대 부하에서 작동 중일 때 혼합물의 고르지 않은 구성은 ± 1.5%를 초과하지 않습니다.

1.3 가스 엔진의 혼합물 형성 특징

외부 혼합의 경우 혼합물의 품질은 기체의 끓는점과 확산 계수에 따라 달라집니다. 따라서 가스 연료 및 외부 혼합물 형성에서 작동할 때 실질적으로 균질한 가연성 혼합물의 형성이 보장되고 흡입관 표면의 액막 형성이 배제됩니다. 가스 엔진의 경우 입구 파이프라인의 가열이 필요하지 않습니다.

가스-공기 혼합물은 액체 연료와의 혼합물보다 실린더에 더 고르게 분포됩니다. 내부 혼합물 형성은 몇 가지 유형의 2행정 및 4행정 고정 가스 엔진에 사용됩니다. 이 경우 혼합물 형성의 품질은 외부 혼합물 형성보다 열악하지만 실린더 퍼지로 인한 가스 손실은 제외됩니다.

2. 디젤 엔진에서의 혼합

혼합물 형성 디젤 엔진압축 행정의 끝과 팽창 행정의 시작에서 발생합니다. 이 과정은 크랭크축의 20-60° 회전에 해당하는 짧은 시간 동안 계속됩니다. 디젤 엔진에서 이 과정은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

혼합물 형성은 실린더 내부에서 발생하며 주로 연료 분사 과정에서 수행됩니다.

기화기 엔진과 비교할 때 혼합물 형성 기간은 몇 배 적습니다.

제한된 시간의 조건에서 제조된 가연성 혼합물은 큰 불균일성을 특징으로 합니다. 연소실 전체에 걸쳐 연료가 고르지 않게 분배됩니다. 높은 연료 농도 영역(로컬(로컬) 초과 공기 계수 값이 작음)과 함께 연료 농도가 낮은 영역(α 값이 큼)이 있습니다. 이러한 상황은 총 초과 공기 계수 a>1.2가 비교적 큰 디젤 실린더에서 연료를 연소해야 할 필요성을 미리 결정합니다.

따라서 가연성 혼합물에 대한 가연성 한계가 있는 기화기 엔진과 달리 디젤 엔진에서 α는 연료 점화 조건을 특성화하지 않습니다. 디젤 엔진의 점화는 총 α 값에서 실제로 가능합니다. 연소실(CC)의 다른 구역에서 혼합물의 조성은 넓은 범위에 걸쳐 변합니다. 0에서(예: 연료 방울의 액체 상태에서) 연료가 없는 방울 외부의 무한대 ¾까지.

2.1 혼합물 형성의 특징

디젤 엔진의 혼합물 형성 과정에는 연료의 분무 및 연료 화염의 발생, 가열, 연료 증기의 증발 및 공기와의 혼합이 포함됩니다.

연료 분사. 디젤 실린더의 연료 분사 및 분무는 다양한 유형의 노즐, 특히 분무기에 다른 수의 노즐 구멍이 있는 특수 장치를 사용하여 수행됩니다.

제트를 작은 방울에 분사하면 액체 용량의 표면적이 크게 증가합니다. 동일한 질량의 단일 방울에 대한 결과 방울 세트의 표면 비율은 방울 수의 세제곱근과 거의 같습니다. 분무 결과 총 액적 수는 (0.5-20)·10 6 에 도달하여 표면적이 약 80-270배 증가합니다. 후자는 최대 2000°C 이상의 고온을 갖는 연소실에서 액적과 공기 사이의 빠른 열 및 물질 전달 과정의 흐름을 보장합니다. 디젤 엔진에서 급속 연소를 보장하는 입자의 크기는 5-40 µm입니다.

분무의 섬도와 균일성을 동시에 평가하기 위해 분무 특성이 사용됩니다. 이는 방울의 직경 d 와 상대적 함량 Ω - 최소 직경에서 이 직경까지의 액적 부피의 비율입니다. 모든 방울의 부피. 의존성 Ω = f(d k)가 그림에 나와 있습니다. 3. y축에 더 가파르고 가까울수록 전체 분무 특성이 더 미세하고 균일하게 연료가 분무됩니다. 표시된 부피 대신 방울의 상대적 질량을 y축을 따라 표시할 수 있습니다.

연료 토치 개발. 제트의 1차 분해(상대적으로 큰 입자로)는 연료가 노즐 입구를 통해 흐를 때 발생하는 난류 교란과 연료가 노즐 입구를 떠날 때 연료의 탄성 팽창을 통해 발생합니다. 결과적으로 큰 입자는 비행 중에 매체의 공기 역학적 저항력에 의해 더 작은 입자로 부서집니다.

토치(제트)의 모양은 길이 L st, 테이퍼 각도 γ st 및 너비 B st로 특징지어집니다(그림 4). 토치의 형성은 사출 공정이 진행됨에 따라 점진적으로 발생합니다. 토치 L 제품의 길이는 새로운 연료 입자가 상단으로 계속 "승진"하기 때문에 증가합니다. 매체의 저항이 증가하고 입자의 운동 에너지가 감소함에 따라 토치 상단을 움직이는 속도 st가 감소하고 토치 B st의 폭이 증가합니다. 분무기의 노즐 개구부의 원통형 모양을 갖는 테이퍼 각도 In st는 In st = 12-20°입니다. 무화과에. 도 5는 시간 L st, st, V st 의 변화를 나타낸다.

토치 형태로 실린더에 도입된 연료는 공기 충전에 고르지 않게 분포됩니다. 분무기의 설계에 따라 결정되는 토치의 수는 제한되어 있습니다. 연소실에서 연료가 고르지 않게 분포되는 또 다른 이유는 토치 자체의 이질적인 구조입니다.

일반적으로 토치(그림 6)에는 코어, 중간 부분 및 쉘의 세 영역이 구분됩니다. 코어는 이동 속도가 가장 빠른 큰 연료 입자로 구성됩니다. 화염의 중간 부분에는 공기 역학적 저항의 힘에 의해 코어의 전면 입자가 분쇄되는 동안 형성된 많은 수의 작은 입자가 포함됩니다. 원자화되어 운동 에너지 공급이 손실된 연료 입자는 옆으로 밀려나고 토치에 의해 길을 따라 동반되는 공기 흐름으로 인해 계속 움직입니다. 껍질에는 최소 이동 속도의 가장 작은 입자가 포함되어 있습니다.

연료 분무의 매개변수와 연료 화염의 발달에 대한 영향은 분무기의 설계, 분사 압력, 연료가 분사되는 매체의 상태 및 연료 자체의 특성에 의해 영향을 받습니다.

원통형 노즐 구멍이 있는 분무기(그림 7a)는 다중 구멍 및 단일 구멍, 개방 및 폐쇄(차단 바늘 포함)일 수 있습니다. 핀 분무기(그림 7b)는 단일 구멍 폐쇄형입니다. 다가오는 제트와 스크류 스월러가 있는 분무기는 열릴 수만 있습니다(그림 7c, d). 원통형 노즐 구멍은 작은 팽창 원뿔과 높은 관통력으로 비교적 컴팩트한 화염을 제공합니다.

쌀. 7. 스프레이 노즐의 종류: a) 원통형; b) 핀; c) 카운터 제트로; d) 소용돌이와 함께

분무기 노즐 구멍의 구멍 d 0의 직경이 증가함에 따라 토치의 침투 깊이가 증가합니다. 스프레이 개방형잠글 수있는 바늘이 없으면 닫힌 바늘보다 낮은 품질의 분무가 특징이며 디젤 연소실로 연료 분사에 사용되지 않습니다. 핀 분무기의 경우 토치는 속이 빈 원뿔 모양입니다. 이것은 공기 중의 연료 분포를 개선하지만 토치의 관통 능력을 감소시킵니다.

사출 압력이 증가함에 따라 토치의 길이가 증가하고 분무의 섬도 및 균일성이 향상됩니다. 엔진 부하 및 속도 n이 증가함에 따라 분무 품질이 향상됩니다.

디젤 실린더 내부의 환경(작동유체) 상태는 혼합물 형성 과정에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 2.5–5.0 MPa 내에서 연소기의 압력이 증가하면 화염 진행에 대한 저항이 증가하여 길이가 감소합니다. 이 경우 스프레이 품질이 약간 변경됩니다. 750~1000K 범위의 공기 온도가 증가하면 연료 입자의 더 집중적인 증발로 인해 화염 길이가 감소합니다. 실린더 내 매체의 이동은 화염 및 연소실 부피의 균일한 연료 분포에 긍정적인 영향을 미칩니다. 연료 온도의 증가는 가열된 연료의 점도 감소로 인한 토치 길이의 감소와 미세한 분무로 이어집니다. 물론 다른 동일한 조건에서 밀도와 점도가 더 높은 더 무거운 연료는 가벼운 자동 트랙터 연료보다 더 심하게 분사됩니다.

가열, 증발 및 혼합. 뜨거운 공기 환경에서 분무된 연료 입자는 빠르게 가열되어 증발합니다. 이 과정은 가장 높은 표면적 대 부피 비율을 갖는 분무된 입자의 경우 더 강렬합니다. 실습에 따르면 연소실에서 직경이 10~20미크론인 입자는 (0.5~0.9)-10-3초, 즉 점화가 시작되기 전에. 더 큰 입자의 증발은 시작된 연소 과정에서 끝납니다.

아직 증발하지 않은 액적 주변의 증기 농도는 다양합니다. 표면에서 최대이며 측면으로 갈수록 지속적으로 감소합니다. 위에서 언급했듯이 초과 공기 계수의 로컬 값은 매우 넓은 범위에서 다양합니다. 공기에 대한 입자의 움직임은 미세 혼합물의 연료 분포를 어느 정도 고르게 합니다. 생성된 증기의 일부는 입자의 궤적을 따라 분산됩니다. 연료와 공기의 혼합은 토치 내부에서 부분적으로 발생하며, 이는 토치 형성 중에 토치의 코어로 공기의 동반으로 인해 발생합니다. 그러나 노심의 높은 연료 농도와 덜 유리한 온도 조건은 이 구역의 증발 과정을 상당히 느리게 합니다.앞에서 언급한 것은 점화 전에 실린더에 들어간 연료 부분의 혼합물 형성 과정을 특징으로 합니다. 미래에는 나머지 연료의 혼합이 상당히 가속화되기 때문입니다. 더 높은 온도와 압력에서 시작된 연소 과정의 조건에서 진행됩니다. 가연성 혼합물의 품질은 연료와 공기의 혼합 속도에 의해 크게 결정됩니다. 분사 초기에 챔버에 들어가는 연료의 일부의 혼합물 형성은 연소 챔버의 작업 프로세스에 상당한 영향을 미칩니다.예염 화학 반응 과정에서 중간 산화 생성물의 임계 농도가 발생합니다. 열 폭발과 1차 화염의 출현으로 이어지는 마이크로 혼합물의 특정 영역. 그러한 초점이 나타날 가능성이 가장 높은 구역은 연료 증기 농도가 최적인 증발 입자 근처의 공간입니다(α = 0.8-0.9). 불꽃의 1차 초점은 우선 횃불의 주변에 형성되기 때문에 연소를 위한 연료 준비의 물리적 및 화학적 과정은 여기서 더 일찍 끝납니다.

2.2 혼합 방법. 연소실의 종류

CS를 통한 연료 분배는 연료의 운동 에너지와 움직이는 공기 충전으로 인해 수행됩니다. 이러한 에너지의 비율은 혼합물 형성 방법과 CS의 모양에 따라 결정됩니다. 현대 자동차 디젤 엔진에서 체적, 벽 근처(필름), 결합, 프리챔버 및 와류 혼합물 형성이 적용되었습니다. 연료 공급 장비와 결합된 CS는 혼합물 형성 및 연소 과정의 조건을 결정합니다. 연소실은 다음을 제공하도록 설계되었습니다.

TDC에서 가능한 가장 낮은 계수와 최단 시간에 연료를 완전 연소합니다.

연소 중 압력의 부드러운 증가 및 사이클의 최대 압력 허용 값 p z ;

벽에 대한 최소 열 손실;

연료 장비의 허용 가능한 작동 조건.

체적 혼합. 연료가 단일 캐비티(분리되지 않은) 연소실의 부피에 분사되고 그 중 일부만 벽층에 들어가면 혼합물 형성을 체적이라고 합니다. 이러한 CV는 작은 깊이와 큰 직경을 가지며 무차원 값(CV 직경 대 실린더 직경의 비율: d ks /D = 0.75¸0.85)을 특징으로 합니다. 이러한 CS는 일반적으로 피스톤에 위치하며 인젝터, CS 및 실린더의 축이 일치합니다(그림 8b).

체적 혼합이 있는 디젤 엔진의 작동 주기는 다음과 같은 특징이 있습니다.

혼합물 형성은 높은 최대 분사 압력(p vpr max = 50~150 MPa)에서 연료의 미세 분무에 의해 제공되며 연소실의 난류는 피스톤이 TDC에 접근합니다.

공기 중 연료의 균일한 분포는 CS의 모양과 연료 토치의 모양 및 위치를 상호 조정함으로써 보장됩니다.

공칭 모드의 연소 과정은 α = 1.50-1.6 이상에서 수행됩니다. 낮은 α에서 연소실의 부피에 걸쳐 연료가 고르지 않게 분포된 결과, 챔버와 토치 모양의 조정과 높은 분사 압력 사용에도 불구하고 무연 연소를 제공할 수 없습니다.

듀티 사이클은 높은 최대 압력연소 р z 및 높은 압력 증가율 Δр/Δφ;

용적식 엔진은 지수 효율이 높습니다. TDC에서 연료가 비교적 빠르게 연소되고 연소실 벽의 열 손실이 낮고 시동 품질이 우수하기 때문입니다.

매우 중요한 것은 연료 증기가 주변 공기로 확산되는 연료 제트의 표면입니다. 연료 제트의 분산 각도는 일반적으로 20°를 초과하지 않습니다. 연소실의 전체 부피와 공기 사용에 대한 완전한 분사 범위를 보장하려면 노즐 스프레이 구멍의 수는 이론적으로 i c \u003d 360/20 \u003d 18이어야 합니다.

스프레이 구멍 f c의 유동 면적 값은 디젤 엔진의 유형과 크기, 흡입 기관 앞의 조건에 따라 결정됩니다. 그것은 주입 시간과 압력에 크게 영향을 미치며 좋은 혼합물 형성 및 열 방출을 보장하는 조건에 의해 제한됩니다. 따라서 스프레이 구멍이 많으면 직경이 작아야합니다. 분무 구멍의 수가 적을수록 연료의 완전 연소를 위해 공기가 더 집중적으로 회전되기 때문입니다. 이 경우 충전물은 일반적으로 연료 분사 기간과 동일한 시간 동안 특성 기간 동안 더 큰 각도로 회전해야 합니다. 이것은 나선형 또는 접선 입구 포트를 사용하여 달성됩니다.

흡입 중 충전물의 회전 운동이 생성되면 실린더에 공기가 채워지는 것이 저하됩니다. 접선 속도 tmax의 최대값이 증가하면 v가 감소합니다(그림 9). 벽 혼합. 연료가 연소실의 벽에 공급되어 12~14μm 두께의 박막 형태로 연소실 표면에 퍼지는 혼합물 형성 방법을 벽 또는 필름이라고 합니다.

쌀. 8. 피스톤의 연소실:

a) 반구형 VTZ 디젤 엔진 b) 4행정 디젤 엔진 YaMZ 및 AMZ의 유형; c) TsNIDI 유형; d) 디젤 엔진 유형 "MAN"; e) "Deutz"를 입력하십시오. f) 디젤 유형 D-37M g) 유형 "Hesselman"; h) 디젤 유형 "Daimler-Benz"

쌀. 9. 충전 속도의 접선 성분 값에 대한 충전 계수의 의존성

이러한 혼합물 형성으로 CS는 실린더와 동축으로 위치할 수 있고 노즐은 주변으로 이동합니다. 하나 또는 두 개의 연료 제트는 구형 모양을 갖는 연소기 벽에 예각으로 향하거나(그림 8d), 연소기 벽 근처에서 연소기 벽을 따라 향합니다(그림 8e). 두 경우 모두, 충전물은 상당히 강한 회전 운동(충전물의 접선 속도가 50-60m/s에 도달함)으로 구동되어 연소실 벽을 따라 연료 방울이 퍼지는 데 기여합니다. 연료막은 피스톤의 열로 인해 증발합니다.

연소가 시작된 후 화염에서 연료막으로의 열 전달 작용으로 증발 과정이 급격히 증가합니다. 증발된 연료는 기류에 의해 운반되어 점화원에서 전파되는 화염면에서 연소됩니다. 연료가 분사되면 증발에 소비되는 열로 인해 충전 온도가 크게 감소합니다(제트 축을 따라 최대 150–200°C). 이것은 화염의 출현에 앞서 화학 반응 속도의 감소로 인해 연료를 점화하기 어렵게 만듭니다.

저 세탄 연료의 가연성의 상당한 개선은 특수 다중 연료 디젤 엔진의 경우 26으로 증가해야 하는 증가와 함께 감가상각됩니다. 벽에 가까운 혼합물 형성이 있는 챔버의 경우 연료 길이가 충분하지 않은 분사 위험 제트는 체적 혼합물 형성이 있는 챔버의 경우보다 훨씬 적습니다. 따라서 증가는 혼합물 형성의 악화를 일으키지 않습니다. 벽에 가까운 혼합 방법을 사용하면 연료의 미세 분무가 덜 필요합니다. 최대 사출 압력 값은 40¸45 MPa를 초과하지 않습니다. 하나 또는 두 개의 큰 직경의 스프레이 구멍이 사용됩니다.

디젤 엔진에서 중앙 연구 디젤 연구소(TsNIDI)에서 개발한 CS가 응용 프로그램을 찾았습니다(그림 8c). 이러한 챔버의 연료 토치는 입구 가장자리 아래의 측벽에 떨어집니다. 구별되는 특징혼합물 형성 - 오버 피스톤 공간에서 대체된 연료 제트 및 전하의 반대 운동으로 CS의 부피에 부유하는 연료의 양이 증가하고 이 과정을 체적 혼합물 형성에 더 가깝게 만듭니다. TsNIDI 챔버를 사용할 때 3~5개의 노즐 구멍이 사용됩니다. 연료 분사 매개변수는 VTZ 및 YaMZ CS에서 발생하는 매개변수에 가깝습니다(그림 8a, b).

체적 벽 혼합물 형성. 이러한 혼합물 형성은 연료의 일부가 벽에 도달하고 벽 근처 층에 집중될 때 연소실의 더 작은 직경에서 얻어집니다. 이 연료의 일부는 CS 벽과 직접 접촉합니다. 다른 부분은 전하의 경계층에 있습니다. 연소실 벽에 연료가 부분적으로 접촉하고 공기와 연료 입자가 집중적으로 혼합되어 점화 지연 기간 동안 생성되는 연료 증기의 양이 감소합니다. 결과적으로 연소 시작 시 열 방출 속도도 감소합니다. 화염이 나타난 후 증발 및 혼합 속도가 급격히 증가합니다. 따라서 제트가 충돌하는 지점의 벽 온도가 200–300 °C 범위에 있으면 벽 근처 구역에 연료의 일부를 공급해도 연소 완료가 지연되지 않습니다.

d cs /D = 0.5-0.6(그림 8a, b, g)에서 CC로 흐를 때 전하 회전의 상당한 가속으로 인해 충분히 큰 직경의 3~5개의 스프레이 구멍을 사용할 수 있습니다. 충전 이동 속도의 접선 성분 값은 25¸30m/s에 이릅니다. 최대 사출 압력은 일반적으로 50–80 MPa를 초과하지 않습니다.

챔버에서 충전이 되돌아오는 동안 팽창 행정에서 미연소 연료의 일부가 디스플레이서 위의 공간으로 옮겨지고, 이 공간에는 아직 연소에 사용되지 않은 공기가 있습니다. 산화 과정에 완전히 관여하지 않습니다. 따라서 피스톤(TDC 위치)과 실린더 헤드 사이의 공간에 있는 전하량을 최소화하여 높이 δ를 (그림 8a)에서 0.9-1mm로 낮추려고 합니다. 이 경우 디젤 엔진의 제조 및 수리에 있어 격차를 안정화시키는 것이 중요하다. 피스톤 헤드와 슬리브 사이의 간격을 최소화하고 피스톤 크라운에서 첫 번째 압축 링까지의 거리를 줄임으로써 긍정적인 결과도 제공됩니다.

분리된 연소실에서 혼합물 형성. 분할된 연소실은 목으로 연결된 주 공동과 보조 공동으로 구성됩니다. 현재는 와류 CS와 프리챔버가 주로 사용됩니다.

소용돌이 연소실.와류 연소실(그림 10)은 접선 채널에 의해 실린더의 오버 피스톤 공간에 연결된 구형 또는 원통형 공간입니다. 와류 COP 2의 체적 V K는 총 압축 체적 V c의 약 60-80%이고 연결 채널 3의 단면적 f c는 피스톤 면적 F p의 1-5%입니다.

일반적으로 폐쇄형 핀형 노즐(1)은 와류 연소기에 사용되어 중공 분사 연료 분사를 제공합니다.

압축 행정 중에 실린더에서 스월 챔버로 공기가 유입되면 공기가 집중적으로 소용돌이치게 됩니다. 형성되는 연료 화염에 지속적으로 작용하는 공기 소용돌이는 연료의 더 나은 분무화 및 공기와의 혼합에 기여합니다. 연소가 시작되는 동안 공기 소용돌이는 토치에 신선한 공기를 제공하고 토치에서 연소 생성물을 제거합니다. 이 경우, 와류의 속도는 연료 분사 시간 동안 공기가 연소실에서 최소한 한 번 회전할 수 있는 속도여야 합니다.

연소는 먼저 소용돌이 챔버에서 발생합니다. 이 경우 상승하는 압력으로 인해 연소 생성물과 공기-연료 혼합물이 실린더로 흘러 들어가 연소 과정이 완료됩니다.

무화과에. 도 11은 와류 챔버의 구조적 요소를 도시한다. 일반적으로 챔버의 하부는 내열강으로 만들어진 특수 인서트로 형성되어 헤드가 타는 것을 방지합니다. 열인서트(800-900K)는 연소실에서 연료의 점화 지연 시간을 줄이는 데 도움이 됩니다. 집중적인 와류 형성과 인서트의 존재는 광범위한 부하 및 속도 모드에서 작업 사이클의 안정적인 흐름을 얻는 것을 가능하게 합니다.

와류 챔버 작동 주기는 강한 공기 와류의 유리한 효과로 인해 낮은 공기 과잉 비율(α = 1.2-1.3)에서 무연 연료 연소를 보장합니다. 실린더 외부에 위치한 추가 챔버에서 연료의 상당 부분이 연소되면 최대 연소 압력(pz \u003d 7-8 MPa)과 압력 상승률(0.3-0.4 MPa / ° PKV)이 감소합니다. 최대 부하에서 실린더의 오버 피스톤 캐비티 .

와류 챔버 엔진의 작동 사이클은 연료 분무 품질에 덜 민감하므로 최대 분사 압력이 낮은 단일 구멍 분무기를 사용할 수 있고(pvp = 20-25 MPa) 비교적 큰 직경의 노즐 구멍을 사용할 수 있습니다. 1.5mm까지.

와류 챔버 엔진의 주요 단점은 다음과 같습니다. 특정 유효 연료 소비 증가, 모드 도달 풀로드 260¸270g/(kWh) 뿐만 아니라 분할되지 않은 CS가 있는 엔진과 비교하여 최악의 시동 품질. 그러나 소용돌이 챔버에서 예열 플러그를 사용하면 시작 품질이 크게 향상됩니다.

와류 챔버 디젤 엔진의 낮은 효율은 더 발달된 표면으로 인한 주 연소기 및 추가 연소기의 벽으로의 열 전달 증가, 연소기에서 강렬한 와류 형성의 존재, 흐름 중 큰 수력 손실로 설명됩니다. 실린더에서 와류 챔버로의 작동 유체, 그리고 종종 연소 과정의 지속 시간이 증가합니다. 엔진 시동 품질의 열화는 와류 챔버로 유입될 때 공기 온도가 감소하고 추가 CS의 발달된 표면으로 인해 벽으로의 열 전달이 증가하기 때문입니다.

SMD, ZIL-136, D50, D54 및 D75 트랙터 디젤 엔진, Perkins 및 Rover 자동차 디젤 엔진(영국) 및 기타는 와류 챔버 혼합 엔진이 있습니다.

프리챔버 디젤.프리챔버의 부피(그림 12)는 총 압축 부피 V s의 25-35%입니다. 연결 채널의 흐름 영역은 피스톤 영역의 0.3-0.8%와 같습니다.

CS는 연결 채널 3 방향으로 연료 분사를 제공하는 단일 구멍(일반적으로 핀) 노즐 1을 사용합니다.

프리 챔버 디젤 엔진에서 압축 과정에서 공기는 부분적으로 프리 챔버로 흘러 들어가 계속 압축됩니다. 압축이 끝나면 연료가 주입되어 점화되어 연소되어 압력이 급격히 증가합니다. 연료의 일부는 예비 챔버의 부피에서 연소됩니다. 공기의 양은 제한되어 있습니다. 연소되지 않은 연료는 연소 생성물에 의해 실린더로 운반되며, 결과적으로 발생하는 강렬한 가스 흐름으로 인해 추가로 분무되고 공기와 완전히 혼합됩니다. 연소는 피스톤 위의 공간으로 전달되어 실린더의 압력을 증가시킵니다.

따라서 혼합물 형성을 위한 프리 챔버 디젤 엔진에서는 그 부피의 연료의 일부가 예비 연소되어 프리 챔버에서 흐르는 가스의 에너지가 사용됩니다.

혼합물 형성을 위한 가스 흐름의 사용은 노즐에 의한 연료의 비교적 거친 분무로 공기와 연료의 혼합을 강화하는 것을 가능하게 합니다. 따라서 프리 챔버 디젤 엔진에서 상대적으로 낮은 초기 분사 압력은 10-15 MPa를 초과하지 않으며 전체 부하에서 초과 공기 비율은 1.3-1,

프리 챔버 디젤 엔진의 또 다른 중요한 이점은 Dr/Dj 연료의 낮은 연소 강성입니다. 오버 피스톤 공간의 가스 압력 - 연결 채널의 가스 조절로 인해 5.5~6MPa 이하입니다.

사전 챔버 디젤 엔진의 장점은 사용되는 연료 유형 및 속도 제한일하다. 첫 번째는 사전 챔버 바닥의 가열된 표면이 점화 조건에 미치는 영향에 의해 설명되고, 두 번째는 피스톤 속도에서 사전 챔버에서 흐르는 가스 흐름 에너지의 독립성에 의해 설명됩니다. 작은 실린더 치수(작은 직경)의 프리 챔버 디젤 엔진의 최대 속도는 3000¸4000 min -1 입니다.

사전 챔버 디젤 엔진의 주요 단점은 연소 과정의 길이뿐만 아니라 연소실의 전체 표면 증가로 인해 가스 흐름에서 발생하는 열 및 유압 손실로 인한 낮은 연료 효율입니다. 중간 압력 기계적 손실사전 챔버 디젤 엔진의 rm은 챔버가 분리되지 않은 엔진보다 25~35% 더 높으며 특정 유효 연료 소비는 260~290g/(kWh)입니다.

사전 챔버 혼합물 형성이 있는 와류 챔버 디젤과 마찬가지로 시동 품질이 낮습니다. 따라서 이러한 디젤 엔진은 종종 증가된(최대 18-20) 압축비로 구별되며 시동 글로우 플러그가 장착되어 있습니다.

테이블에서. 1은 다양한 기화 방법을 사용하는 엔진에 대한 통계 데이터를 나타냅니다.

표 1혼합물 형성 특성

과급 중 혼합물 형성의 특징. 상당히 큰 순환 연료 공급은 기본 자연 흡기 디젤 엔진의 연료 공급보다 길지 않은 시간에 수행되어야 합니다. 주기적인 연료 공급을 늘리고 총 분사 시간 j dp를 유지하기 위해 스프레이 구멍의 유효 흐름 영역을 허용 가능한 한도로 늘릴 수 있습니다.

두 번째 가능성은 사출 압력을 높이는 것입니다. 실제로, 이러한 조치의 조합이 일반적으로 사용됩니다.다른 동일한 조건에서 분사 압력이 증가하면 연료가 더 미세하고 균일하게 분무되어 혼합물 형성 품질이 향상될 수 있습니다. 요구되는 주입 압력 증가 정도는 혼합물 형성 과정의 요구되는 가속도에 기초하여 설정된다. 밀도가 높은 매체에 주입되면 연료 제트의 분산 각도가 증가합니다.

필요한 경우 j dp의 기록된 값은 특히 플런저의 직경을 증가시켜 더 많은 시간이 소요되는 다른 방법으로 줄일 수 있습니다. 연료 펌프캠의 경사도를 높입니다. 슈퍼차저 디젤 엔진을 현대화할 때, 중요한 변화모든 주요 시스템 및 메커니즘에서 압축비, 회전 속도 n을 줄이고 분사 전진 각도 등을 변경합니다. 물론 이러한 조치는 CS의 혼합물 형성에 영향을 미칩니다.

가스터빈 가압의 경우 회전속도 n 및 부하가 증가함에 따라 실린더의 전하밀도가 증가하고 점화지연기간의 지속시간은 시간이 지남에 따라 감소한다. 점화 지연 기간 동안 공기층으로 연료 제트가 필요한 침투를 보장하기 위해 연료 공급 장비는 자연 흡기 디젤 엔진보다 속도 n 및 부하가 증가함에 따라 분사 압력 값이 급격히 증가해야 합니다. . 높은 수준의 부스트에서는 펌프 인젝터 및 배터리 유형 연료 시스템이 사용됩니다. 소형 와류 챔버 디젤 엔진에서 자동차 =21-23.

서지 목록

혼합물 형성 소용돌이 챔버 디젤

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