Jakość rozpylenia

W celu prawidłowego przebiegu procesu spalania i skrócenia czasu opóźnienia samozapłonu dąży się do tego, aby wielkość kropel była nieduża (szybciej przebiegają procesy fizyczne i chemiczne) mniejsze lub większe rozdrobnienie określa się przez stopień rozpylenia. Struga o dużym stopniu rozpylenia- zawiera małe krople (rozmiarowo). Mały stopień rozpylenia zawiera duże krople (o dużym średnim wymiarze). Nie ma bezwzględnej miary rozpylenia strug. Można jedynie porównać ze sobą 2 strugi. W szybkobieżnych silnikach wysokoprężnych średni wymiar kropelek jest rzędu 0,005 mm- cechuje to raczej duży stopień rozpylenia strugi. Liczba kropelek przy takim rozpyleniu średniej dawki paliwa sięga kilku mln. Najczęściej układ kropel jest nierównomierny, poszczególne krople o różnych wielkościach są różnie rozmieszczone (rozkład zróżnicowany). Dlatego charakteryzując rozpylenie nie wystarczy tylko stopień rozpylenia, a jednorodność strugi.
Miarą jednorodności jest wielkość granicznych wielkości przedziału, w jakim mieszczą się wymiary średnic kropelek (im większy przedział tym gorsza jednorodność). Im większa jednorodność tym mniejsze różnice w średnicach kropel. Stopie jednorodności rozpylenia uwarunkowują jakość rozpylenia.

Wysoka jakość rozpylenia- struga o dużym stopniu i dużej jednorodności rozpylenia (małe kropelki z niedużym rozrzutem wymiaru średnic)

Porównanie 2 strug wskazuje, że lepsza jakość jest w tedy gdy jest większa ilość małych kropelek czyli większy stopień i większa jednorodność. Na podstawie charakterystyki rozpylenia można wnioskować, że jakość rozpylenia jest tym większa im większe jest maksimum krzywej i im bliżej osi rzędnych ta wartość maksymalna leży oraz im bardziej stromy jest przebieg krzywej. Struga w silniku składa się z kropelek o różnej wielkości (średnice wahają się od 0,002 do 0.005 mm) rdzeń składa się z kropel większych, a wraz z oddalaniem się od osi wymiary kropel maleją

Rozmieszczenie paliwa w strudze

Ilościowe rozmieszczenie paliwa w strudze nie jest równomierne. Do uzyskania prawidłowego przebiegu procesu spalania nie wystarczy dobranie kształtu strugi do kształtu komory spalania, bo koncentracja paliwa w różnych miejscach strugi będzie się różnić (mogą istnieć lokalne niedobory powietrza, czyli nieprawidłowe spalanie). To zjawisko może wystąpić szczególnie z bezpośrednim wtryskiem gdzie ruch powietrza jest stosunkowo mały. Na podstawie badań wynika, że nasycenie paliwa w rdzeniu strugi jest ~20-krotnie większa niż w warstwach zewnętrznych. Przy czym w miarę oddalania się od wylotu różnice koncentracji maleją. Przyczyna zróżnicowanego rozmieszczenia wynik a m. in z tego, że rdzeń składa się z dużych kropel a warstwa zewnętrzna z małych.

Na przykładzie badań przedstawiono rozmieszczenie paliwa w g/cm³ powietrza przy wtrysku dawki paliwa 75mm³ pod ciśnieniem 200kG/cm² przez rozpylacz o średnicy otworu
a=0,2 mm, b=0,5mm. Naniesione krzywe są miejscem geometrycznym punktów o jednakowym nasyceniu paliwa. Widać, ze największe nagromadzenie paliwa jest w osi strugi. Linią przerywaną połączono miejsca, w którym współczynnik nadmiaru powietrza lambda=1.

To oznacza, że wewnątrz strefy zamkniętej tą krzywą spalanie będzie przebiegać z niedoborem powietrza, a więc niecałkowicie a poza tą strefą powietrza będzie w nadmiarze

Procesy zachodzące w układzie wysokiego ciśnienia w czasie wtrysku paliwa

Zjawiska w układzie zasilania decydują o przebiegu i charakterystyce wtrysku. Są one związane z typem instalacji paliwowej. Elastyczność przewodów, ściśliwość i bezwładność paliwa, dławienie w masie przepływu szczególnie przez zawór tłumiący, otwory przelewowe pompy i przez rozpylacz to główne czynniki kształtujące przebieg wtrysku. Przez te czynniki rzeczywisty przebieg wtrysku różni się od teoretycznego co wynika z geometrycznego zmniejszania przestrzeni wysokiego ciśnienia przez zawór tłumiący pompy. W stłumieniu paliwa płynącego od pompy do wtryskiwacza występują zaburzenia spowodowane zmienną prędkością tłoka oraz dławienia w otworach przelewowych i zaworze tłumiącym na jednym końcu przewodu oraz nagłą zmianę przekroju między przewodem a otworem rozpylacza na drugim końcu. Te zaburzenia i drgający ruch iglicy powodują pulsacyjny charakter całego przepływu, który należy rozpatrywać jako nieustalony ruch cieczy ściśliwej. Należy uwzględnić fakt ściśliwości paliwa przy stosunkowo wysokich ciśnieniach przy wtrysku. Przy nieustalonym przepływie wysokiego ciśnienia w różnych miejscach przewodu w dowolnej chwili wartość ciśnienia i prędkość będzie różna. Wobec tego ciśnienie i prędkość należy rozpatrywać w funkcji czasu i odległości od początku przewodu.