Процесс сгорания. Физические основы ... химического процесса горения Процесс ...

Процесс
сгорания. Физические основы физикохимического процесса горения Процесс сгорания в ЭУ с двигателями
легкого топлива
Лекция
№6
Процесс сгорания. Сгорание топливно-воздушной смеси в условиях
двигателя
внутреннего
сгорания
представляет
собой
обычное
высокотемпературное окисление углеводородных соединений, входящих в
состав топлива, кислородом в составе воздуха. Процесс окисления носит
вырожденный цепной характер.
В зависимости от типа двигателя рассматривается сгорания
гомогенной или гетерогенной смеси.
В двигателях с внешним смесеобразованием топливно-воздушная
смесь воспламеняется от электрической искры высокого напряжения. В
течении определенного периода происходит физическое расширение зоны
горения, которое совершается за счет теплового переноса фронта пламени.
Горение носит тепловой характер.
По мере расширения зоны горения основное влияние оказывает
турбулентное состояние рабочей смеси. Искривление фронта пламени и
накопление в прилегающих и отдаленных слоях смеси высокоактивных
промежуточных продуктов реакции обеспечивает резкое повышение
скорости распространения пламени. На этом участке выгорает основная
часть циклового заряда. Сгорание носит турбулентный характер.
После охвата пламенем основного объема камеры сгорания
продолжается процесс выгорания топлива в зоне горения и догорания
отдельных слоев, по сложившимся условиям не вступивших в химическую
реакцию окисления. По мере уменьшения геометрических размеров зоны
горения процесс физического сгорания определяется мелкомасштабной
турбулентностью.
Таким образом, согласно изложенному физическому механизму весь
период процесса сгорания можно разделить на три участка, три фазы.
I фаза – фаза теплового горения;
II фаза – фаза турбулентного горения
III фаза – фаза догорания
Строгое деление следует считать условным, так как каждый из
перечисленных механизмов, обеспечивающего распространение пламени и
выгорания, в определенной доле участвуют на всех этапах процесса
сгорания. Деления позволяет более глубоко проследить влияние
конструктивных,
физико-химических
и
режимных
факторов
на
интенсивность и своевременность процесса сгорания.
Каждый отдельно выделенный фактор может оказывать положительное
и отрицательное влияние на интенсивность и эффективность процесса
сгорания на отдельном участке, с учетом физического содержания самого
фактора и его сочетания с физическим механизмом обеспечивающего
протекание процесса распространения пламени. Проследить интенсивность и
направление влияния исследуемого фактора можно при использовании
индикаторной диаграммы полученной экспериментальным путем при
индицировании двигателя.
Изменение физико-химических условий и
состава смеси оказывает влияние на интенсивность и длительность
начальной фазы процесса сгорания, формирования очага горения на участке
( З   C ).
Повышение степени турбулизации рабочей смеси при использовании
конструктивных изменений или при повышении частоты вращения вала
двигателя и скорости смеси на впуске позволяет увеличить скорость
распространения пламени в основной фазе на участке(  C   Z ) и сохранить
его длительность по углу п.к.в., при сокращении абсолютного времени.
Расширение зоны горения при использовании крупномасштабной
турбулизации способствует усилению процесса выгорания в зоне горения и
сокращению длительности догорания, на завершающей стадии процесса
сгорания ( Z   T max ).