Двигателя с искровым зажиганием

Как и для дизелей, индикаторные показатели двигателей с искровым зажиганием зависят от полноты и своевременности сгорания, а также от тепловых потерь в систему охлаждения и с отработавшими газами.

● Степень сжатия. У двигателей с искровым зажиганием степень сжатия = 6,0...12,0. В этом диапазоне значений её влияние на индикаторные показатели весьма существенно. Увеличение заметно повышает и . Кроме того, с ростом несколько улучшаются условия воспламенения, что даёт возможность расширить пределы обеднения смеси и получить дополнительное увеличение при работе на частичных нагрузках. Чем больше , тем меньше поверхность камеры сгорания, но, с другой стороны, несколько возрастает температура газа, поэтому теплообмен между газом и стенками, образующими камеру, может увеличиться, что снизит эффект от роста .

Увеличение является основным способом улучшения индикаторного процесса и повышения двигателя с искровым зажиганием, однако чем больше , тем выше требования к октановому числу топлива. Следует иметь в виду, что с повышением увеличиваются тепловые и механические нагрузки на детали двигателя, а также выброс NO_X и СН.

● Размеры цилиндра. Чем больше диаметр цилиндра, тем при данном октановом числе топлива меньше должна быть для обеспечения бездетонационной работы. Поэтому при увеличении D необходимо снизить , использовать топливо с более высоким октановым числом или при конструировании располагать в цилиндрах по две свечи зажигания. При неизменном увеличение D сопровождается ростом из-за снижения доли теплоты, отдаваемой в стенки.

● Состав смеси. Он сильно влияет на протекание процесса сгорания и соответственно на индикаторные показатели. Существенно, что максимум достигается при более бедных смесях по сравнению с теми, которые соответствуют максимуму и . Это объясняется тем, что обеднением смеси до определенных пределов улучшаются полнота сгорания и доля в продуктах сгорания двухатомных газов. Однако при слишком сильном обеднении смеси скорость её сгорания значительно падает (могут появиться циклы с пропуском воспламенения), поэтому сгорание заканчивается всё позднее, а отвод теплоты в стенки увеличивается. Наибольшей величине соответствует такой состав смеси, при котором имеет место оптимальное сочетание полноты и скорости сгорания с теплоотводом в стенки. Максимальное значение достигается на несколько обогащенных смесях, при сгорании которых (практически с максимальной скоростью) имеет место наибольшее значение произведения на количество затраченной с топливом теплоты. Значения , которые соответствуют величинам и ()_max, зависят от протекания процесса сгорания, т.е. от конструкции двигателя, а также определяются положение дроссельной заслонки и частотой вращения. На режимах полного открытия дроссельной заслонки имеет место при = 1,1...1,3, а максимум () и при = 0,85...0,95.

● Угол опережения зажигания. Если при прочих неизменных условиях варьировать величиной угла опережения зажигания , то таким путем можно приближать или отдалять сгорание топлива относительно ВМТ. Каждому сочетанию открытия дроссельной заслонки, и соответствует своё значение угла , при котором величины и одновременно достигают максимума. При позднем зажигании сгорание переносится на линию расширения и выделившаяся теплота превращается в работу в течение меньшей части хода поршня, а тепловые потери в систему охлаждения и с отработавшими газами возрастают, что приводит к снижению и . с другой стороны, при раннем зажигании, когда > , сильно увеличиваются максимальная температура и давление цикла , что обусловливает повышенные тепловые потери в систему охлаждения, а также увеличивает утечку газов через поршневые кольца.

Все факторы, которые увеличивают скорость сгорания, т.е. сокращают длительность первых двух фаз сгорания (), одновременно способствуют уменьшению и наоборот.

● Частота вращения. Увеличение интенсифицирует движение заряда и его сгорание в цилиндре. однако в связи с сокращением времени, в течение которого совершается весь цикл, продолжительность сгорания в градусах ПКВ () несколько увеличивается, а это требует соответствующего увеличения , которое достигают центробежным регулятором опережения зажигания или управлением микропроцессорной системой.

С ростом n сокращается время теплопередачи от газов в систему охлаждения, но, с другой стороны, растущая турбулизация заряда интенсифицирует этот процесс. Утечки газов через кольца снижаются по мере увеличения n. В результате совместного действия указанных факторов с ростом n величины и мало изменяются, имея тенденцию к некоторому возрастанию.

● Нагрузка двигателя. С уменьшением нагрузки условия воспламенения и сгорания в двигателе с искровым зажиганием ухудшаются, при этом относительные тепловые потери в систему охлаждения и с отработавшими газами возрастают. Уменьшение скорости сгорания при неизменной частоте вращения может быть несколько компенсировано увеличением угла опережения зажигания, что достигается в результате работы вакуум-регулятора или управлением микропроцессорной системой.

На изменение в зависимости от нагрузки двигателя при постоянной частоте вращения оказывает влияние и изменение . Наибольшего значения достигает на средних нагрузках при = 1,1...1,3. Что же касается величины , то она имеет максимум при полностью открытой дроссельной заслонке и снижается по мере её прикрытия. Это является следствием, главным образом, уменьшения количества свежей смеси, подаваемой в цилиндры.

● Скорость движения заряда. Для увеличения при работе двигателя на частичных нагрузках, например с целью снижения токсичности ОГ при одновременном улучшении топливной экономичности, часто применяется интенсификация газодинамического состояния заряда к концу такта сжатия. С этой целью можно использовать тангенциальные или вихревые впускные каналы, а также специальные завихривающие или отклоняющие поток заслонки.

На каждом скоростном и нагрузочном режимах двигателя существует некоторая своя оптимальная интенсивность движения заряда, обеспечивающая работу с . При чрезмерно высокой интенсивности движения заряда сильно возрастает теплоотдача в стенки, поэтому уменьшается по сравнению с его максимальным значением на данном режиме.