Процесс сгорания в двигателе с искровым зажиганием

Процесс сгорания в двигателе с воспламенением от искры делят на три периода (фазы):

- индукционный период;

- период быстрого горения;

- период догорания.

На рис. 2 показана индикаторная диаграмма искрового двигателя, работающего на номинальной частоте вращения, с номинальной подачей топлива, свойства которого соответствуют стандарту ГОСТ Р 51105-97.

Первая фаза (индукционный период). Промежуток времени от момента подачи искры между электродами свечи (т. А) до момента отрыва линии нарастания давления на диаграмме расширения-сжатия (т. В) составляет первый период процесса сгорания - индукционный период. В такте сжатия при повышении давления и температуры топливовоздушная гомогенная смесь подвергается предпламенному окислению. При окислении молекула кислорода присоединяется к углеводородному радикалу целиком, образуя перекисные соединения. Их количество растет по мере повышения давления и температуры. Реакции образования перекисей носят цепной характер, т.е. возникнув, они самопроизвольно развиваются и наряду с конечными продуктами создают новые активные центры, образующие новые перекиси и т.д. Индукционный период характеризуется тем, что небольшой очаг горения, возникающий в зоне высоких температур (до 10000…15000 К) между электродами свечи, постепенно превращается в развитый фронт турбулентного пламени. При этом ход реакций окисления ускоряется, что является следствием дальнейшего повышения давления и температуры в несгоревшей части заряда. Длительность индукционного периода зависит от величины напряжения между электродами свечи и длительности искрового разряда.

Рис 2. Индикаторная диаграмма искрового двигателя

Вторая фаза. Отрезок времени от точки В до момента достижения максимального давления в цилиндре (т. z) называют периодом быстрого горения. В этот период горит большая часть заряда и давление и температура резко возрастает, что видно на рисунке, фронт пламени распространяется по большей части камеры сгорания, при этом резко ускоряется процесс окисления углеводородов в несгоревшей части заряда в наиболее удаленных частях камеры сгорания. Количество перекисных соединений увеличивается по гиперболической зависимости. В этих условиях скорость окисления может возрасти настолько, что процесс образования перекисей примет лавинный характер и концентрация их в несгоревшей части достигнет критических значений. Произойдет самовоспламенение части рабочей смеси в наиболее удаленной части камеры сгорания, до которой фронт пламени еще не дошел. Может возникнуть детонация (взрывное горение со скоростью распространения фронта пламени до 1000 м/с).

Основное влияние на длительность этого периода оказывает состав сгорающей смеси и интенсивность турбулизации (завихрения) заряда. Дело в том, что скорость пламени бывает нормальная (35…45 м/с) и турбулентная (до 100 м/с). Нормальная скорость пламени максимальна в обогащенных смесях при α = 0,85…0,9. Турбулизация заряда дополнительно увеличивает его скорость и сокращает время второго периода. Следует отметить, что значение максимального давления процесса сгорания pz max у искровых двигателей ниже, чем у двигателей с воспламенением от сжатия. Также существенно ниже жесткость (скорость нарастания давления по углу поворота коленчатого вала) процесса сгорания.

Третья фаза. Последним, до открытия выпускных клапанов, является период догорания топлива. Он характеризуется малым выделением тепла, вялым горением. Горение происходит, в основном, в пристеночных слоях. Увеличение периода догорания ухудшает экономичность работы искрового двигателя.

Для улучшения процесса сгорания искрового двигателя применяют:

- интенсификацию зажигания за счет транзисторных и микропроцессорных систем зажигания;

- турбулизацию (завихрение) смеси за счет установки патрубков с тангенциальным или спиральным направлением движения смеси;

- расслоение заряда, при котором около свечи концентрируется легко воспламеняющаяся и быстро горящая обогащенная смесь, за счет специальной формы впускного тракта и камере сгорания.

Дайте классификацию моторных масел по действующим в РФ стандартам, а также приведите их классификацию по SAE, API и ASEA. Укажите ассортимент моторных масел, выпускаемых в России