Процесс сгорания в карбюраторном двигателе

О полноте, скорости и своевременности сгорания можно судить по развернутой индикаторной диаграмме, в которой условно выделяют три фазы.

Первая фаза сгорания (01) начинается в момент зажигания смеси. Она формирует фронт пламени. Заканчивается первая фаза, когда давление в цилиндре в результате выделения теплоты становится выше, чем при сжатии смеси до ВМТ без сгорания.

Для своевременного выделения теплоты при наивыгодных условиях электрический разряд на электроды свечи подается в конце хода сжатия за 20—55° поворота коленчатого вала до прихода поршня в ВМТ. Этот угол поворота коленчатого вала называется углом опережения зажигания (Фоз). Температура искры может составлять до 10 000 К. В течение первой фазы сгорает около 2—3 % топлива, поданного в цилиндр. Продолжительность первой фазы 0,5—1 мс, что соответствует 10—30° поворота коленчатого вала.

Рис. Развернутая индикаторная диаграмма и зависимость изменения температуры газов от угла поворота коленчатого вала в двигателе с искровым зажиганием

Вторая фаза сгорания (02) — основная, во время этой фазы происходит распространение пламени по объему камеры сгорания. Начинается данная фаза с окончанием первой фазы и заканчивается в момент достижения максимального давления в цикле. Продолжительность второй фазы 1 — 1,2 мс, т. е. 25-30° поворота коленчатого вала. За это время выделяется примерно 75-85 % теплоты. Температура рабочего тела в конце этой фазы повышается до 2300 К, а давление достигает 3,5—5 МПа. К моменту окончания второй фазы сгорание не заканчивается, поэтому средняя температура газов продолжает расти.

Третья фаза сгорания (03) — догорание смеси, начинается в момент достижения максимального давления никла. Эта фаза характеризуется замедлением горения, так как у стенок камеры сгорания усиливается теплоотвод, ослабляется турбулентность и догорание обычно происходит в условиях недостатка кислорода. Вследствие замедления конечных процессов горения третья фаза не имеет четко выраженного окончания. Ориентировочно можно считать, что ее продолжительность составляет 1 — 1,5 мс, т. е. 20—35° угла поворота коленчатого вала.

В третьей фазе выделяется еще 10—15 % теплоты. В итоге общее тепловыделение за весь процесс сгорания составляет 80—91 %. Остальные 9—20 % теплоты теряются на теплопередачу через стенки цилиндра и на неполноту сгорания.

Максимальная температура в третьей фазе сгорания 2300-2600 К.