Влияние частоты вращения коленчатого вала на процесс сгорания

В эксплуатационных условиях скоростной режим двигателя изменяется в широких пределах n_min≤n≤n_e при %Др.З.=const.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала горючая смесь движется по впускному тракту и входит в цилиндр двигателя с высокой скоростью, вследствие чего возрастает интенсивность вихревого и турбулентного движений свежего заряда в процессах впуска и сжатия. Одновременно сокращается время теплопередачи в процессе сжатия, что приводит к более высокой температуре свежего заряда в конце такта сжатия. Высокая интенсивность вихревого движения свежею заряда способствует более лучшему перемешиванию топлива с воздухом и равномерному распределению топлива по объему камеры сгорания. В некоторых конструкциях карбюраторных двигателей для искусственного создания высокой интенсивности вихревого движения свежего заряда в цилиндре применяют винтовые впускные каналы, выполненные в головке цилиндра при её изготовлении.

Более высокая температура свежего заряда в момент подачи искры способствует более интенсивному по времени формированию очага воспламенения и развитию фронта пламени, что приводит к сокращению длительности τ_I 1-й фазы сгорания. Однако это сокращение не пропорционально увеличению частоты вращения коленчатого вала, вследствие чего длительность 1-й фазы τ_I по углу поворота коленчатого вала несколько возрастает (рис. 2.13).




Увеличение интенсивности вихревого движения свежего заряда способствует ускорению перемещения фронта пламени по объему камеры сгорания. Установлено, что при наличии вихревого движения скорость распространения фронта пламени в 10-12 раз выше, чем когда оно отсутствует, и достигает 50-60 м/с.

Скорость распространения фронта пламени во 2-й фазе быстрого сгорания из-за увеличения интенсивности вихревого движения свежего заряда увеличивается таким образом, что продолжительность τ_II фазы быстрого сгорания по времени сокращается, а по углу φ поворота коленчатого вала практически не изменяется. Общая продолжительность τ_I+τ_II процесса сгорания основной массы свежего заряда по времени сокращается, а по углу поворота коленчатого вала φ увеличивается.

Если оставить неизменным угол опережения зажигания θ°, то при увеличении частоты вращения коленчатого вала процесс сгорания основной массы топлива сместится по yiny поворота коленчатого вала на такт расширения, в условия повышенной теплоотдачи в систему охлаждения и с отработавшими газами (рис. 2.14). Двигатель при этом будет работать неэкономично.



Для создания оптимальных условий процесса сгорания вблизи ВМТ и в минимальном объеме цилиндра необходимо с увеличением частоты вращения коленчатого вала увеличивать угол опережения зажигания. Изменение угла опережения зажигания в реальных двигателях осуществляется автоматически действующим центробежным регулятором, встроенным в прерыватель-распределитель системы зажигания.