Исследование процесса сгорания и образования токсичных веществ в двигателе с двухстадийным сгоранием Карасев Вячеслав Александрович

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Пути совершенствования рабочего процесса и снижения токсичности бензиновых двигателем

1.1 Процесс сгорания и образования токсичных веществ в двигателях с искровым зажиганием 8

1.2 Анализ способов совершенствования процесса сгорания в бензиновых двигателях II

1.3 Выводы 26

Глава II. Теоретические исследования влияния двухстадийного сгорания расслоенной смеси на показатели термодинамического цикла и образование

2.1 Двигатель с двухстадийным сгоранием 28

2.2 Математическая модель термодинамического цикла двигателя с двухстадийным послойным сгоранием 32

2.3 Методика расчета равновесной концентрации окиси азота

при двухстадийном послойном сгорании 40

2.4 Анализ показателей термодинамического цикла и образо

вания N0 при двухстадийном послойном сгорании 45

2.5 Выводы 59

Глава III. Экспериментальная установка и методика исследования

3.1 Цель и задачи экспериментального исследования. Общая методика исследования 60

3.2 Объект исследований 61

3.3 Экспериментальная установка 63

3.4 Специальные методы исследований 65

3.4.1 Исследование послойного смесеобразования 65

3.4.2 Детонационные испытания 66

3.4.3 Анализ отработавших газов на токсичность 69

3.4.4 Исследование динамики сгорания 73

3.4.5 Индицирование двигателя 77

3.5 Методика обработки экспериментальных данных.

Оценка погрешности измерений 77

3.6 Выводы 81

Глава ІV. Исследование послойного смесеобразования и параметров регулирования рабочего процесса двигателя с дбухстадийным сгоранием

4.1 Исследование послойного внутрицилиндрового смесеобразования 83

4.2 Оценка экономических, мощностных и токсических показателей двигателя с двухстадийным сгоранием со степенью сжатия 8,2 единицы 89

4.2.1 Влияние состава смеси на экономические и мощностные показатели 89

4.2.2 Влияние угла опережения зажигания на экономические и мощностные показатели 98

4.2.3 Влияние состава смеси на образование токсичных веществ 100

4.3 Особенности образования токсичных веществ при двух-стадийном послойном сгорании ИЗ

4.4 Выводы 118

Глава V. Исследование антидетонационных показателей, параметров' регулирования и образования токсичных веществ в двигателе с двухстадийным сгоранием на высокое степени сжатия

5.1 Детонационные испытания Г2Г

5.2 Параметры регулирования двигателя с двухстадийным сгоранием при степени сжатия II.7 единицы 133

5.2.1 Экономические и мощностные показатели двигателя на высокой степени сжатия 136

5.2.2 Влияние эксплуатационных факторов на образование токсичных веществ в двигателе с двухстадийным сгоранием и высокой степенью сжатия 142

5.3 Исследование образования бенз/а/пирена при двухста-дийном послойном сгорании 154

5.4 Особенности образования токсичных веществ в свечной и бессвечной полостях камеры сгорания 156

5.5 Выводы 160

Глава VI. Исследование закономерностей динамики сгорания и ее влияние на показатели рабочего процесса двигателя с двуїстадийннм сгоранием

6.1 Влияние коэффициента избытка воздуха на скорость распространения пламени 164

6.2 Влияние состава смеси на продолжительность сгорания 172

6.3 Влияние коэффициента наполнения на динамику сгорания 181

6.4 Влияние угла опережения зажигания на динамику сгорания 186

6.5 Оценка эффективности факельного дожигания смеси в двигателе с двухстадийным сгоранием 193

6.6 Индикаторные показатели и их связь с динамикой сгорания при двухстадийном процессе 201

6.7 Связь динамики и фаз сгорания при двухстадийном процессе 208

6.8 Выводы 214

Заключение 216

Приложение 220

Литература

• Процесс сгорания и образования токсичных веществ в двигателях с искровым зажиганием
• Математическая модель термодинамического цикла двигателя с двухстадийным послойным сгоранием
• Цель и задачи экспериментального исследования. Общая методика исследования
• Исследование послойного внутрицилиндрового смесеобразования

Введение к работе

Решения ХХУІ съезда КПСС и "Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года" содержат программные указания на необходимость совершенствования технологических процессов и транспортных средств с целью решения топливно-энергетической проблемы и чистоты окружающей среды [1,2]

В настоящее время эффективной и самой распространенной энергетической установкой по сравнению с любыми другими тепловыми двигателями на транспорте, в сельском хозяйстве и ряде других отраслей народного хозяйства являются поршневые двигатели внутреннего сгорания с искровым зажиганием, работающие на легком топливе, и дизельные двигатели. Отечественными и зарубежными исследованиями отмечается, что на ближайшие 20-30 лет поршневые ДВС сохранят свою определяющую роль в качестве энергетических силовых установок [17,61, 89,90,97,101,111] .

В связи с этим остается весьма актуальной проблемой совершенствование бензиновых двигателей, составляющих основную часть ( более 80 % ) на транспорте, с целью повышения топливной экономичности и снижения токсичности отработавших газов. Однако дальнейшее улучшение экономических и токсических показателей двигателей с искровым зажиганием, выполненных по классической схеме, связано прежде всего с трудностью повысить степень сжатия до оптимального уровня из-за возникновения детонационного сгорания, а ташке с невозможностью осуществить даже частичное качественное регулирование мощности путем обеднения смеси, так как с обеднением смеси выше экономического состава резко возрастает межцикловая нестабильность сгорания, следствием чего является снижение индикаторного к.п.д. и повышение токсичности отработавших газов [5,6,12,25,27,70]

В последний период в стране и за рубежом основные научные и конструкторские поиски направляются на исследование, разработку и создание принципиально новых процессов смесеобразования и сгорания, обеспечивающих одновременное улучшение показателей бензиновых двигателей по экономичности и токсичности. Эти процессы, объединенные общим принципом послойного распределения топлива в заряде, в настоящее время реализуются в ряде двигателей различных схем [7,17]

Среди отечественных разработок совершенствования рабочего процесса двигателей с искровым зажиганием известен способ двухста-дийного сгорания как послойно, так и гомогенно распределенной смеси, разработанный на кафедре ДВС Костромского СХИ доктором технических наук, профессором Л.М. Соболевьм. Реализация этого процесса на двигателях со степенью сжатия 7-8 единиц показала улучшение топливной экономичности на 8-Ю % и снижение токсичности по N0 в 1,5-2 раза при работе на более бедных смесях по сравнению с серийным двигателем [40,71,74,84] .

Преимущества двухстадийного процесса сгорания заключаются в том, что за счет создания интенсивной крупномасштабной турбулиза-ции высокотемпературным факелом пламенных газов на заключительной стадии горения осуществляется ускоренное воспламенение, быстрое и эффективное сгорание бедных смесей. В двигателе практически отсутствуют газодинамические потери на перетекание пламенных газов из одной полости в другую из-за кратковременного разделения камеры сгорания выступом в головке и днищем поршня при положении его в ВМТ. Интенсификация процесса сгорания на заключительном этапе горения улучшает динамику тепловыделения и показатели рабочего процесса [84]

Исходя из современного состояния проблемы, стоящей перед двигателе с троением, и тенденций совершенствования рабочего процесса бензиновых ДВС, основной целью диссертационной работы являлось исследование закономерностей динамики сгорания и образования токсичных веществ в двигателе с двухстадайным сгоранием как послойно, так и гомогенно распределенной смеси и на их основе разработка рекомендаций оптимальных параметров регулирования для повышения топливной экономичности и одновременного (лишения токсичности отработавших газов.

Конкретными задачами исследований являлись:

1. Теоретическое обоснование термодинамической модели цикла и установление расчетным путем закономерностей образования N0 в условиях двухстадийного сгорания расслоенной смеси.

2. Экспериментальное исследование внутрицилиндрового послойного смесеобразования методом моделирования процесса с пршленением "трассирующего" газа. Выявление зависимостей степени расслоения смеси от конструктивных и режимных параметров.

3. Исследование антидетонационных качеств двигателя с двухста-дийным процессом с определением оптимальной степени сжатия, обеспечивающей бездетонационную работу при оптимальных углах опережения зажигания во всем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов. Выявление эффективности значительного увеличения степени сжатия и определение параметров регулирования двухстадийного процесса сгорания для оптш.шзации работы двигателя на высокой степени сжатия.

4.Проведение экспериментальных исследований по установлению закономерностей образования основных токсичных веществ на разных стадиях процесса сгорания и общей токсичности отработавших газов в зависимости от регулировок рабочего процесса, конструктивных и режимных параметров при двухстадийном сгорании.

5. Исследование закономерностей динамики сгорания как расслоенной, так и гомогенной смеси в двигателе с двухстадшшым процессом. Оценка эффективности двухстадийного сгорания смеси и установление связей данамики сгорания и показателей рабочего процесса. Решение вышеуказанных задач и выносится на защиту.  

Процесс сгорания и образования токсичных веществ в двигателях с искровым зажиганием

Эффективность использования топлива и токсичность отработавших газов двигателей с искровым зажиганием определяется процессом сгорания, который является сложным физико-химическим процессом. В современных двигателях горение топливо воздушной смеси происходит в условиях турбулентных пульсаций свежего заряда, возникающих в цилиндре в процессе впуска и усиливающихся в процессе сжатия. Тур-булизация смеси позволяет провести её горение с высокими скоростями и экономичностью [21,28,48,58,63,76] .

В карбюраторных двигателях принято выделять три фазы сгорания начальную f- » основную _ , и фазу догорания 2 [42,66,68,70І . В начальной фазе после воспламенения происходит формирование и развитие очага пламени. Формирование такого очага определяется соотношением скоростей тепловыделения от реакции и теплоотвода в окружающий заряд и подчиняется закономерностям мелкомасштабного турбулентного горения. Излишняя турбулизация смеси, а также обеднение смеси способствуют затягиванию этой фазы и ухудшению эффективности сгорания.

Длительность основной фазы сгорания подчиняется законам крупномасштабной турбулентности и повышение её уровня приводит к улучшению полноты сгорания и уменьшению продолжительности Щ . Но не-обходимо отметить, что с увеличением интенсивности турбулентности возрастает ширина зоны турбулентного горения, то есть скорость тепловыделения не определяется видимой скоростью распространения турбулентного пламени и как бы "отстает" от последней.

В последней фазе рабочая смесь догорает у стенок камеры, в узких щелях и в глубине зоны горения. Сгорание в этой фазе начинает подчиняться законам мелкомасштабного турбулентного горения, что растягивает процесс догорания и снижает эффективность использования выделяющегося при сгорании тепла [3,21,57,102]

К факторам, влияющим на эффективность процесса сгорания относятся степень сжатия, форма камеры сгорания, состав смеси, угол опережения зажигания, качество смесеобразования и другие. Все они в конечном счете влияют на скорость распространения пламени, которая оказывает решающее влияние на все показатели работы двигателя. При нормальном сгорании топливовоздушнои смеси в современных двигателях с искровым зажиганием скорость распространения фронта пламени в средней части камеры сгорания достигает 40-60 м/с [21,6l] Наибольшая величина скорости турбулентного горения имеет место при 0 = 0,80 - 0,90. Однако, скорость и характер распространения фронта пламени в карбюраторных двигателях меняется от цикла к циклу вследствии несовершенства смесеобразования и невоспроизводимости турбулентности [її,33,86,88,90] . Особенно неудовлетворительно протекает сгорание в последовательных циклах при обеднении смеси и дросселировании. Это прежде всего отмечается в увеличении разброса продолжительности начальной фазы сгорания , значительно возрастает нестабильность процесса сгорания, ухудшается экономичность.

Отработавшие газы двигателей с искровым зажиганием являются источником большого числа токсичных продуктов. Основными из них являются окись углерода (СО), углеводороды (СН), окислы азота {N0 ) и канцерогенные вещества [14,15,17,36,61,89]

В карбюраторных двигателях образование СО происходит вследствии недостатка кислорода, а также диссоциации двуокиси углерода, происходящей при высокой температуре. Практически всеми исследованиями отмечается, что содержание СО в отработавших газах двигателей легкого топлива почти не зависит от степени сжатия, частоты вращения коленчатого вала, угла опережения зажигания и практически является однозначной функцией от о(. при условии, что смесь по составу достаточно равномерно распределена в цилиндре, а также процессе расширения и выпуска продуктов сгорания существует их интенсивное перемешивание [Зб] .

Присутствие СН в отработавших газах двигателя с искровым зажиганием объясняется гашением пламени в тонком пристеночном слое смеси и защемленных зазорах камеры сгорания [35,91,96,118] . Толщина слоя гашения пламени изменяется от десятых долей до нескольких миллиметров и зависит сложным образом от температуры, давления, состава смеси, концентрации остаточных газов, динамики газовых потоков, характеристики распространения пламени и других факторов.. По окончании распространения пламени по камере сгорания до момента открытия выпускных клапанов часть СН дополнительно доокисляется за счет продолжающихся окислительных реакций в процессе перемешивания сгоревшей и несгоревшей частей заряда. Доля этого окисления определяется характером перемешивания, концентрацией СН и 02 температурой газов, а также временем.

Математическая модель термодинамического цикла двигателя с двухстадийным послойным сгоранием

В обычных карбюраторных двигателях с искровым зажиганием с целью достижения наилучших мощностных и экономических показателей стремятся создавать возможно более однородную ( гомогенную ) топливо - воздушную смесь. Вместе с тем, установлено, что термодинамический цикл со сгоранием расслоенного заряда является более эффективным, чем со сгоранием гомогенного заряда такого же состава смеси [22] .

Основной задачей теоретических исследований являлся расчет показателей термодинамического цикла и разновестной концентрации окиси азота в двигателе с искровым зажиганием и сгоранием гомогенной смеси и в двигателе с двухстадийным послойным сгоранием на относительно низкой и высокой степенях сжатия. Сравнение полученных данных позволит оценить эффективность двухстадийного сгорания расслоенной смеси при высокой для реализации основного направления развития двигателестроения.

С этой целью по методике, разработанной в АзПИ [26] ,рассмотрен замкнутый термодинамический цикл с реальным рабочим телом, имеющим определенную степень расслоения ( рис.2.2 ). Как уже отмечалось в конце такта сжатия к моменту воспламенения камера сгорания двигателя с двухстадшным послойным сгоранием разделена на две полости: свечную объемом G Vc охваченную богатым зарядом ( оі КІ ), и бессвечную объемом ( /- а ) Vc с бедной смесью (о(г { ) при общем по камере сгорания составе смеси o(Q . При заданных значениях Q} G\j и (XQ состав смеси в бессвечной полости определяется из выражения:

При расчете двухстадийного процесса сгорания расслоенного заряда были приняты следующие предложения и допущения: 1. Давление и температура конца сжатия в свечной и бессвечной полостях одинаковые. 2. Топливо - воздушный заряд в обеих полостях успевает сгорать при неизменном начальном объеме, после чего происходит адиабатическое расширение или сжатие газов в полостях до выравнивания давления в условиях постоянного общего объема камеры сгорания ( Vt-COn6t. ). 3. Процесс дожигания продуктов неполного сгорания обогащенной смеси ( СО и Hn ) из свечной полости происходит после выравнивания давления газов при их смешении с продуктами сгорания бедной смеси в бессвечной полости. Причем дожигание может протекать в условиях ли 6ь\1дш-СОПіІ ( ПрОЦЄСС быстрого ГОреНИЯ) ,ЛИбО Рс[ом.-С0П ( процесс медленного горения ). 4. Выделяющаяся теплота при дожигании СО и Ь увеличивает температуру газов в обеих полостях в одинаковой степени. 5. Процесс сжатия и расширения являются адиабатическими. 6. Окисление азота происходит после завершения процесса сгорания.

Подставляя значения этих параметров в уравнение / 2.5 / и произведя некоторые преобразования получаем квадратное уравнение в виде По этому уравнению определяется температура в конце первой стадіш сгорания в свечной полости "4у ( U ). Соответственно давление

Значение показателя адиабаты на первой стадии сгорания определяется исходя из средней теплоеїжости продуктов сгорания /nfv, в соответствующих диапазонах изменения температур К. = f+ -cZ / 2.14 /

Вторая стадия сгорания в бессвечной полости.

В зависимости от доли объема камеры сгорания охваченного богатым зарядом в свечной полости ( О. ) состав сгорающей смеси в беССВеЧНОЙ ПОЛОСТИ 0(г МОЖеТ быТЬ 0(2 /t//?v Ofa / Значение показателя адиабаты определяется из выражения: Кг -"/У 1ІЇСІ /2.21/

3. Адиабатическое выравнивание давления газов в свечной и бессвечной полостях.

С незначительным допущением можно принять, что выравнивание давления газов происходит со средним по камере сгорания показателем адиабаты, который определяется по формуле: Кс= Ct- +(/- ) ! /2.22/

Относительные объемы газов в полостях после адиабатического выравнивания давления будут составлять: где в вычисляется по Формуле: у /сАЛ&К. /2.24/ Тогда среднее давление газов до процесса дожигания продуктов неполного сгорания можно определить по формуле: Pj Pjf)A ш РМ($ГҐ, "" / 2.2Б / Температуры газов в полостях после адиабатического выравнивания давления будут составлять: /г, - т,(у4/ } /Г; /2.26/ / = 4 ( ГҐС Xj J 2.27 / Средняя температура газов по камере сгорания до процесса долшгания вычисляется из следующей зависимости: У" Рс 1 2.28 / здесь jt( = a jt// + ( &)/ г средний коэффициент молекуляр ного изменения до процесса дожигания; ft и Мг - коэффициенты молекулярного изменения соответственно на первой и второй стадиях сгорания:

4. Процесс дожигания. Выделяемая теплота при дожигании продуктов неполного сгорания ( СО и Нр ) вычисляется по формуле: где б- - / —-j— - массовая доля топлива сконцентрированного в свечной полости f72J

Согласно принятой модели процесс дожигания может происходить при двух условиях: а/ дожигание при постоянном объеме камеры сгорания ( уояггс ) после чего продукты сгорания, соответствующие общему коэффициенту избытка воздуха Ы0 , расширяются адиабатически до полного объема цилиндра. При этом максимальная температура цикла Tz определяет У ся из уравнения: //_//) где Мг - мольное количество продуктов сгорания, отвечающее общему о(0 ; mCyz - средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания. Максимальное давление цикла определяется из выражения: Степень увеличения давления в результате дожигания продуктов неполного сгорания:

Цель и задачи экспериментального исследования. Общая методика исследования

Анализ отечественных и зарубежных работ показал, что при условии сочетания в бензиновом двигателе таких факторов, как высокая степень сжатия, расслоение и значительное увеличение скорости сгорания бедных смесей позволяют значительно повысить экономичность работы двигателя в сочетанші с низкой токсичностью отработавших газов. Однако, при этих условиях не менее важно обеспечить бездетонационное сгорание обогащенных смесей в области полных нагрузок. В связи с этим, целью экспериментальных исследований являлось изучение возможности и эффективности сочетания вышеуказанных факторов в двигателе с двухстадийным процессом сгорания и на этой основе разработка условий совершенствования рабочего процесса двигателя с двухстадийным сгоранием для снижения удельного расхода топлива и токсичности отработавших газов.

Конкретными задачами экспериментальных исследований, вытекающими из указанной цели являлись: 1. Исследование послойного смесеобразования методом моделирования процесса с применением " трассирующего " газа. Оценка мощностных, экономических и токсических показателей двигателя с двухстадийным сгоранием со степенью сжатия 8,2 единицы. 2. Исследование антидетонационных показателей двигателя с двухстадийным сгоранием. Определение мощностных, экономических, токсических показателей на высокой степени сжатия. 3. Исследование динамики сгорания и показателей рабочего процесса на высокой степени сжатия.

Решение поставленных задач осуществлялось в несколько этапов. На первом этапе исследования была получена общая характеристика внутрицилиндрового смесеобразования при послойном вводе свежего заряда в зависимости от конструктивных и режимных параметров. Установлен уровень экономичности и токсичности отработавших газов двигателя, зависящий от организации процессов внутрицилиндрового смесеобразования и сгорания. При этом первый этап определил направление дальнейших исследований.

Вторым этапом исследований являлись детонационные испытания двигателя с определением оптимальной степени сжатия, обеспечивающей бездетонационную работу двигателя на полных нагрузках при оптимальном угле опережения зажигания. При этом получены зависимости мощностных, экономических и токсических показателей работы от коэффициента избытка воздуха, угла опережения зажигания, нагрузки, скоростного режима для определения параметров регулирования двигателя на высокой степени сжатия.

Третий этап исследований предполагал анализ процесса сгорания по результатам регистрации распространения фронта пламени. При этом определялись параметры рабочего процесса по результатам индицирова-ния.

Объектом исследований являлся экспериментальный одноцилиндровый двигатель рабочим объемом 299,4 см3 ( отношение /D = 66/76 ). Камера сгорания ( Рис. 3.1 ) разделена выступом высотою до прива-лочной плоскости головки на две полости: свечную, в которой установлена свеча зажигания и бессвечную. В каждой из полостей имеется впускной и выпускной клапаны. Поршень имеет плоское днище. Зазор между выступом в головке и днищем поршня при положении его в ВМТ устанавливался равным 0,5-0,6 мм.

Экспериментальные исследования двигателя с двухстадийным процессом сгорания проводились с двумя вариантами питания: с гомогенным и послойным вводом свежего заряда в щьяиндр.

Исследование послойного внутрицилиндрового смесеобразования

Организация послойного смесеобразования в двигателе с двухста-дийным сгоранием показана на рис. 2.1а. За счет послойного ввода свежего заряда к моменту искрового воспламенения в свечной полости организуется легковоспламеняемая обогащенная смесь состава 0( , в бессвечной полости - бедная смесь состава о(г . В целом, двигатель работает с общим коэффициентом избытка воздуха сК0 .

Характер распределения топливо-воздушного заряда по отдельным полостям камеры сгорания, то есть составы смеси о(у и 0(г к моменту воспламенения, их изменение в зависжюсти от конструктивных и режимных параметров работы двигателя оказывают решающее влияние на диншлику сгорания, экономические и токсические показатели двигателя с двухстадийным послойным сгоранием.

В ходе экспериментов определялись средние значения коэффициентов избытка воздуха в свечной о(. и бессвечной о(9 полостях каме-ры сгорания, а так же оценивалась степень расслоения послойно распределенного заряда, как разность о{ - с у на различных режимах работы двигателя.

В начале, при исследовании послойного смесеобразования было уделено внимание подбору фаз газораспределения впускных клапанов, как одному из наиболее важных конструктивных параметров. При этом фазы газораспределения подбирались как по максимуму наполнения, так и по наибольшей степени расслоения смеси. Всего было исследовано семь вариантов фаз открытия и закрытия впускных клапанов. Данные исследований показали, что оптимальными фазами с точки зрения напол нения и степени расслоения заряда являются: открытие за 10 градусов п.к.в. до ВМТ и закрытие 50 градусов п.к.в. после НМТ.

Одним из основных режимных параметров двигателя в условиях эксплуатации является угол опережения зажигания Q , который изменяется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и нагрузки в широких пределах. Поэтому для исследования влияния S на величину коэффициентов избытка воздуха Ы и о(2 , были сняты характеристики по моменту отбора проб газовоздушной смеси, равному углу опережения зажигания в условиях рядовой эксплуатации.

Данные эксперимента ( рис.4.1 ) показывают, что в широком диапазоне регулирования угла опережения зажигания величіша коэффициентов избытка воздуха o(j и о( изменяются очень незначительно. Так, коэффициент избытка воздуха o(j в свечной полости изменяется лишь на 0,01-0,02 единицы, а коэффициент избытка воздуха о(г в бессвечной полости - на 0,02-0,03 единицы. Причем эта закономерность характерна как для малых ( У? = 0,30 ), так и для больших ( fr, =0,70) нагрузок. Полученная закономерность указывает также на устойчивое расслоение смеси (с(2 - сХ ) в двухполостной камере сгорания при послойном вводе заряда в щлиндр, что исключит нарушения рабочего процесса из-за регулирования угла опережения зажигания в эксплуатационных условиях в необходимых пределах.

Установленная зависимость была получена и для других общих значениях о(0 » Поэтому для дальнейших исследований был выбран угол отбора проб газовоздушной смеси за 10 градусов до ВМТ, который как было установлено в дальнейшем являлся оптимальным при работе двигателя в широких пределах изменения о(0 и нагрузок.

Следующим шагом в исследовании послойного смесеобразования являлось получение зависимости послойного распределения смеси по объему двухполостной камеры сгорания при изменении общего коэффи циента избытка воздуха. Необходимо отметить, что зависимость составов смеси в свечной о(. и бессвечной полостях Ы от общего состава смеси о( носит прямолинейный характер ( рис.4.2 ). Причем с обеднением общей смеси увеличиваются значения оС и Ыг » то есть смесь в полостях камеры сгорания также обедняется. Эта закономерность характерна как для малых, так и для больших нагрузок. Но если проследить за изменением коэффициента избытка воздуха при обеднении общей смеси, то отметим, что даже при значительном увеличении 0(0 состав смеси в свечной полости находится в пределах устойчивого вос-пламенения. Так, при о(0 =1,60 состав смеси в свечной полости к моменту воспламенения равен о(4 - 1,08-1,16. Характерно, что обеднение общего состава смеси приводит к увеличению степени расслоения заряда ( о(г -о{у ) по объему камеры сгорания. Так на малой нагрузке ( У) = 0,30 ) величина o(z -о{ , при Q(0 = 0,90 составляет 0,86 единицы, а при Ыо =1,60 увеличивается до 1,36 единицы.

. Установленные зависимости of. и степени расслоения Ыг-о( при обеднении общего состава смеси окажут положительное влияние на . динамику сгорания и показатели рабочего процесса двигателя с двух-стадийным послойным сгоранием.

Анализом характеристик по общему составу смеси были получены зависимости степени расслоения от коэффициента наполнения. Результаты ( рис. 4.3 ) показывают, что по мере уменьшения коэффициента наполнения степень расслоения заряда увеличивается. Если на полном дросселе ( У)у = 0,90 ) степень расслоения составляет 0,56-0,98 едашицы при изменении общего состава смеси o(Q от 0,8 до 1,5, то на малых нагрузках ( ЇІ = 0,30 ) величина расслоения увеличивается до 0,78-1,32 единицы в тех же пределах изменения о( Увеличение расслоения заряда при дросселировании связано с уменьшением внутри-цилиндрового перемешивания богатой смеси, поступающей по смесевому каналу, с чистым воздухом, поступающим по воздушному каналу.