Файл: Гуреев, А. А. Автомобильные эксплуатационные материалы учебник.pdf

камере при помощи поплавка 12 и запорной иглы 11 с пружиной под­ держивается постоянный уровень бензина. Из поплавковой камеры бензин по каналам карбюратора через жиклер 2 засасывается в смеси­ тельную камеру 5 вследствие разряжения, которое создается в диффу­ зоре 4 во время такта впуска.

Скорость воздушного потока в диффузоре карбюратора примерно в 20—30 раз превышает скорость топливной струи. В таких условиях струя топлива распадается на мелкие капли, средний диаметр которых составляет 0,1—0,2 мм. Образовавшиеся капли подхватываются воз­ душным потоком и начинают интенсивно испаряться. Постепенно ско­ рость движения капель увеличивается до значений, близких к скорости паровоздушного потока горючей смеси. При этом, несмотря на высокую турбулентность потока, процесс испарения капель топлива замед­ ляется и некоторая часть их попадает в цилиндры двигателя, где под действием высокой температуры происходит их доиспарение. Таким образом в двигателе на установившемся режиме испарение бензина начинается в карбюраторе, продолжается во впускном трубопроводе

изаканчивается в цилиндрах двигателя.

Врезультате многочисленных визуальных наблюдений и фоторе­

гистраций процесса образования горючей смеси в карбюраторном дви­ гателе установлено, что часть капель при выходе из диффузора карбю­ ратора оседает настенках впускного трубопровода и образует пленку жидкого топлива. Паровоздушный поток увлекает пленку по стенкам впускного трубопровода в на­

22

дельных цилиндрах по коэффициенту избытка воздуха. Качественная неравномерность распределения смеси характеризует различное со­ держание отдельных фракций или присадок в горючей смеси, посту­ пающей в разные цилиндры двигателя.

Одна из причин неравномерного распределения смеси состоит в сле­ дующем. Вследствие цикличности поступления горючей смеси в цилинд­ ры двигателя перемещение потока горючей смеси по впускной системе носит пульсирующий характер. Во время процесса впуска горючая смесь перемещается в направлении цилиндра, причем скорость потока смеси постоянно меняется в зависимости от разряжения в цилиндре и площади проходных сечений в зоне впускного клапана. Закрытие клапана прекращает доступ смеси в цилиндры. Но поток смеси обла­

будет поступать в основном богатая топливом паровоздушная смесь, расположенная в зоне впускного клапана. Вместе с паровоздушной смесью в цилиндр попадает и жидкая фаза топлива, скопившаяся в этой зоне. Поэтому в самом начале процесса впуска в цилиндр будет поступать очень богатая смесь. Затем смесь, поступающая в цилиндр, должна несколько обедняться, так как после обогащенной смеси, расположенной в зоне впускного клапана, в^линдр начнет поступать паровоздушная смесь, находящаяся в^^р^отдаленных от клапана участках впускного тракта. Таким обртВш, появляется неравномер­ ность распределения смеси по объему цилиндра.

Однако в случае питания из одной полости или одного отверстия впускного трубопровода двух и более цилиндров двигателя описанные выше явления вызывают неравномерность распределения горючей сме­ си по цилиндрам двигателя.

Если два цилиндра питаются из одной полости или ветви впуск­ ного трубопровода, то обогащенная смесь после паузы попадает в тот цилиндр, в котором в соответствии с установленным порядком работы цилиндров двигателя раньше начинается такт впуска.

Кроме явлений, происходящих вследствие цикличности поступле­ ния горючей смеси в цилиндры, существует ряд других причин, вызы­ вающих неравномерное распределение смеси по отдельным ветвям и патрубкам системы впуска. Сюда относятся главным образом кон­ структивные особенности карбюратора, его смесительной камеры и впускного трубопровода.

23

Качественная неравномерность распределения горючей смеси по цилиндрам двигателя связана в первую очередь с тем обстоятельством, что бензины являются сложной смесью различных углеводородов. Пе­ реход отдельных фракций бензина в парообразное состояние происхо­ дит в определенной последовательности. Вначале испаряются более низкокипящие углеводороды, затем более высококипящие. При этом жидкая фаза обогащается более тяжелыми углеводородами, кипящими при более высокой температуре.

Это явление фракционирования топлива при его испарении имеет место в процессе подготовки горючей смеси в карбюраторе.

Испарение легких углеводородов из капель и пленки ведет к обогащению паровоздушной смеси низкокипящими углеводородами, а жидкой фазы — высококипящими углеводородами. В связи с этим в тех цилиндрах, куда больше поступает паровоздушной фазы, будет создаваться избыток легких фракций бензина, а в тех цилиндрах, куда попадает больше жидкой фазы, будут преобладать высококипящие, тяжелые фракции бензина. Мы рассмотрели некоторые особенности распределения смеси по цилиндрам двигателя на установившихся режимах. В последние годы внимание исследователей привлечено к устранению качественной неравномерности при переменных режимах работы двигателя, в частности при разгоне автомобиля.

Увеличение числа оборотов коленчатого вала двигателя достигает­ ся путем резкого открытия дросселя. При этом создаются особенно неблагоприятные условия для распиливания и испарения бензина вследствие того, что в первый момент после открытия дросселя резко па­ дает скорость воздуха и уменьшается разряжение во впускной системе. Значительная часть бензина оседает на стенках впускного трубопрово­ да, а паровоздушная смесь обогащается низкокипящими углево­ дородами, т. е. происходит фракционирование бензина. Сразу же после открытия дросселя в цилиндры поступает лишь паровоздушная смесь, поскольку она обладает значительно меньшей инерцией, чем жидкая пленка. Таким сАазом, в течение какого-то периода времени в цилиндры двигателя пссшкет горючая смесь, значительно обога­ щенная легко летучими низкюкипящими углеводородами.

После краткого знакомства с особенностями приготовления горю­ чей смеси во впускной системе двигателя рассмотрим, какие же свой­ ства бензина и в какой мере влияют на этот процесс.

Качество смесеобразования и равномерность распределения смеси по цилиндрам двиТателя зависят от таких физических свойств топлив, как давление насыщенных паров, фракционный состав, скрытая тепло­ та испарения, коэффициент диффузии паров, вязкость, поверхност­ ное натяжение, теплоемкость, плотность.

Важнейшим свойством, обусловливающим испаряемость топлива, является давление его насыщенных паров.

Следует различать статическое испарение, при котором отсутст­ вует относительное перемещение топлива и воздуха на поверхности их соприкосновения, и динамическое испарение, происходящее в усло­ виях обдува испаряющегося топлива воздухом при относительном перемещении топлива и воздуха.

24

Статистическое испарение имеет место при хранении топлива в ре­ зервуарах. В двигателях внутреннего сгорания происходит динамиче­ ское испарение топлива. При прочих равных условиях скорость ди­ намического испарения всегда выше скорости статического испарения по следующим причинам.

При испарении топлива молекулы его вылетают из жидкости и диф­ фундируют в окружающий воздух. Часть испарившихся молекул мо­ жет снова удариться о поверхность жидкости и поглотиться ею. Сте­ пень испарения топлива определяется разностью между количеством молекул, вылетающих из жидкости и снова ею поглощающихся. Ин­ тенсивность или скорость испарения зависят от начальной концентра­ ции молекул данного топлива в воздухе и от скорости их диффузии. Если газовое пространство над жидкостью не ограничено, то испарение происходит с максимальной скоростью. В этом случае имеет место сво­ бодное испарение. В замкнутом объеме в начальный момент скорость испарения равна скорости свободного испарения, но по мере насыще­ ния воздуха молекулами топлива увеличивается число молекул, воз­ вращающихся обратно в жидкую фазу, и процесс испарения замедляет­ ся. При определенной концентрации молекул топлива в воздухе чис­ ло вылетающих из жидкости и возвращающихся в нее молекул урав­ нивается, наступает состояние динамического равновесия.

Максимальная концентрация паров топлива в воздухе, при которой устанавливается состояние динамического равновесия, характери­ зует собой давление насыщенных паров данного топлива. Чем выше давление насыщенных паров топлива, тем большее количество его испа­ рится, прежде чем концентрация молекул в паровой фазе достигнет состояния динамического равновесия.

Давление насыщенных паров топлив является функцией его соста­ ва и зависит от температуры и соотношения паровой и жидкой фаз.

Давление насыщенных паров принято определять двумя метода­ ми: методом Рейда и методом Валявского и Бударова.

Метод Рейда (ГОСТ 1756—52) заключается в регистрации по мано­ метру давления насыщенных паров бензина, помещенного в специаль­ ную бомбу и нагретого в водяной бане до 38° С. Соотношение жидкой и паровой фаз в бомбе Рейда равно 1 : 4 (рис. 7).

Метод, разработанный Валявским и Бударовым (ГОСТ 6668—53), заключается в определении изменения объема паровоздушной смеси при нагревании бензина до 38° С в стеклянном приборе (рис. 8). Со­ отношение объемов жидкой и паровой фаз при определении по методу Валявского— Бударова принято равным 1:1.

Существенное влияние на величину давления насыщенных паров при определении оказывает соотношение фаз. Когда объем паровой фазы по сравнению с объемом жидкой фазы невелик, то того количества легкоиспаряющихся углеводородов, которое содержится в бензине, бывает вполне достаточно, чтобы насытить паровую фазу.

Когда объем паровой фазы значительно превышает объем жидкой фазы, то для полного насыщения паровой фазы может «не хватить» легкоиспаряющихся углеводородов. При этом величина давления насыщенных паров получается несколько меньше. Иными словами,

25

склянка

с увеличением отношения паровой фазы к жидкой найденное давление насыщенных паров уменьшается (рис. 9). В связи с этим результаты, полученные по методу Рейда, обычно на 60—80 мм рт. ст. ниже зна­

26