Значения коэффициента избытка воздуха к для дизельного двигателя
Наличие в цилиндре зон с богатой смесью (Лямбда < 1) приводит к увеличению выбросов сажи, СО и СН. Чтобы избежать возникновения таких зон с богатой смесью, дизель должен работать при избытке воздуха. Значения Лямбда для дизелей с наддувом при полной нагрузке находятся между 1,15 и 2,0. На холостом ходу и при нулевой нагрузке они повышаются до Лямбда > 10.
Данные величины коэффициента избытка воздуха показывают значение общего по цилиндру соотношения масс воздуха и топлива. С точки зрения самовоспламенения и образования вредных веществ существенное значение имеют локальные значения Лямбда.
Дизель работает при гетерогенном смесеобразовании и самовоспламенении полученной смеси от сжатия. Перед или вовремя сгорания невозможно обеспечить полностью гомогенное смешивание впрыснутого топлива с воздухом. Самовоспламенение происходит через несколько градусов угла поворота коленчатого вала после начала впрыскивания (период задержки воспламенения). При гетерогенной смеси в цилиндре дизеля локальные коэффициенты избытка воздуха имеют весь диапазон значений от Лямбда = 0 (чистое топливо) в центре факела около носка распылителя до Лямбда = бесконечности (чистый воздух) в зоне внешнего пламени. При ближайшем рассмотрении отдельной жидкой (свободной) капли можно отметить, что на ее поверхности (паровая зона ) имеют место локальные значения Лямбда от 0,3 до 1,5, обеспечивающие возможность самовоспламенения смеси (рис. 2 и 3). Из этого следует, что при тонком распыливании (много мелких капель), высоком коэффициенте избытка воздуха и «дозированном» движении заряда возникает множество локальных зон с небольшими значениями Лямбда, обеспечивающими воспламенение. Это потенциально обеспечивает при сгорании незначительное образование сажи и NOх
Рис. 2 d диаметр капли топлива (220 мкм)
Хорошее распыливание происходит благодаря высокому давлению впрыскивания (в настоящее время максимальные давления в опытных системах превышают 2000 бар). Таким образом, в цилиндре достигается высокая относительная скорость между факелом топлива и воздухом, что обеспечивает хороший распыл факела топлива.
Рис.3
а низкая относительная скорость Ь высокая относительная скорость 1 Зона пламени 2. Зона паров 3. Капля топлива 4. Поток воздуха
С учетом минимизации массы двигателя и соответствующих этому затрат следует получать по возможности большую мощность с имеющегося рабочего объема. Для этого дизель должен работать с высокой нагрузкой при незначительном избытке воздуха, что, однако, повышает эмиссию вредных веществ. Именно поэтому коэффициент Лямбда должен находиться в определенных границах, устанавливаемых точным дозированием количества топлива в зависимости от количества воздуха в цилиндре и от частоты вращения коленчатого вала.
Низкое атмосферное давление также требует изменения цикловой подачи топлива с учетом недостатка воздуха.
