Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое горючая смесь в двигателе внутреннего сгорания

Камера сгорания двигателя

Материал из ТеплоВики — энциклопедия отоплении

Камера сгорания двигателя — объём, образованный совокупностью деталей двигателя в котором происходит сжигание горючей смеси. Конструкция камеры сгорания определяется условиями работы и назначением механизма; как правило используются жаропрочные материалы. В зависимости от температуры, развиваемой в камере сгорания непрерывного действия, в качестве конструкционных материалов для их изготовления применяют:

  • до 500 °С — хромоникелевые стали;
  • до 900 °С — хромоникелевые стали с добавкой титана;
  • выше 950 °С — специальные материалы.

Камера сгорания — это замкнутое пространство, полость для сжигания газообразного, или жидкого топлива в двигателях внутреннего сгорания.
Камера сгорания газотурбинного двигателя — устройство, в котором в результате сгорания топлива повышается температура поступающего в него воздуха (газа).

Содержание

Класификация

По принципу действия

  • Непрерывного действия (для газотурбинных двигателей (ГТД), турбореактивных двигателей (ТРД), воздушно-реактивных двигателей (ВРД), жидкостных ракетных двигателей (ЖРД)).
  • Периодического действия (для поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС));

Камеры сгорания непрерывного действия в свою очередь класифицируют:
По назначению

  • Основные;
  • Резервные;
  • Промежуточного подогрева;

По направлению потока воздуха и продуктов сгорания

  • прямоточные;
  • противоточные камеры сгорания (последние применяют редко из-за большого гидравлического сопротивления).

По компоновке

  • Встроенные;
  • Выносные;

По конструктивных особенностях корпуса и жаровой трубы

  • Кольцевые;
  • Трубчато-кольцевые;
  • Трубчатые;

Камеры сгорания периодического действия в свою очередь класифицируют:
По используемому топливу

По конструкции бензиновые камеры сгорания разделяют:

    • Боковая
    • Центральная
    • Полуклиновая
    • Клиновая
  • Дизельные.

По конструкции дизельные камеры сгорания разделяют:

    • Неразделенные (имеют только одно отделение, в котором происходит и смесеобразование, и сгорание топлива)
    • Разделенные (разделены на две части: основную и дополнительную, соединены между собой горловиной. При этом топливо впрыскивается в дополнительную камеру)

По способу смесеобразования

    • Обьемное (для неразделенных камер сгорания);
    • Пленочное;
    • Комбинированные.

Камера сгорания непрерывного действия

Камера сгорания непрерывного действия относятся к числу важнейших узлов авиационных и космических двигательных установок, специальных и транспортных газотурбинных установок, которые находят широкое применение в энергетике, химической промышленности, на ж.-д. транспорте, морских и речных судах.

Принцип работы

Камера сгорания является узлом газотурбинного двигателя (ГТД), в котором происходит приготовление и сжигание топливовоздушной смеси. Для приготовления топливовоздушной смеси в камеру сгорания подводится через форсунки топливо и поступает воздух из компрессора. В процессе запуска двигателя поджог топливовоздушной смеси производится электрической искрой (или пусковым устройством), а при дальнейшей работе процесс горения поддерживается непрерывно вследствие контакта образующейся топливовоздушной смеси с раскаленными продуктами сгорания. Образовавшийся в камере сгорания газ направляется в турбину компрессора.

Устойчивость и совершенство процессов в камере сгорания в значительной степени обеспечивают надежную и экономичную работу газотурбинного двигателя.

Требования, предъявляемые к камере сгорания непрерывного действия

  • Устойчивость процесса горения при всех возможных режимах и полетных условиях. Необходимо, чтобы сгорание топлива было непрерывным и не было срыва пламени или пульсационного горения, что может вызвать самовыключение двигателя. В процессе изменения режима работы двигателя и полетных условий изменяется соотношение топлива и воздуха, поступающих в камеру сгорания, т.е. изменяется качество смеси.
  • Обеспечение равномерного поля температуры газов перед турбиной. Обычно камеры сгорания имеют несколько форсунок для подвода топлива, поэтому имеется тенденция к получению зон различной температуры на выходе газов из камеры сгорания. Значительная неравномерность поля температур газов может приводить к разрушению турбинных лопаток.
  • Минимальная длина факела пламени, т.е. процесс сгорания, должен заканчиваться в пределах камеры сгорания. В противном случае пламя доходит до лопаток соплового аппарата, что может привести к их прогару.
  • Надежность в эксплуатации, большой срок службы, удобство контроля и технического обслуживания. Обеспечение длительной и надежной работы камеры сгорания достигается как рядом конструктивных мероприятий, так и строгим соблюдением правил летной и технической эксплуатации. Для максимального выполнения перечисленных требований каждому типу двигателя подбирается соответствующий тип камеры сгорания.

Камера сгорания периодического действия

Камера сгорания работающей на бензине

Конструкции камер сгорания автомобильных двигателей различны. У двигателей с верхним расположением клапанов применяют центральные камеры, а также камеры полуклинового и клинового типов. При нижнем расположении клапанов основной объем камеры сгорания смещен в сторону от оси цилиндра (Г-образная форма); такая конструкция камеры способствует усилению завихрения горючей смеси и улучшает смесеобразование. На современных двигателях широко применяют камеры сгорания полуклинового и клинового типов.

Клиновая камера сгорания — полученная из плоскоовальной наклоном клапанов для получения лучшей формы газовых каналов. Свеча зажигания в этом случае сдвинута в сторону выпускного клапана, движение заряда в камере направлено к свече. У клинообразной камеры сгорания большая часть ее объема сконцентрирована возле свечи, благодаря чему сначала должно сгорать наибольшее количество заряда, а в самой удаленной от свечи зоне камеры сгорания, где имеется опасность детонации, должно находиться сравнительно небольшое количество переохлажденной смеси в зазоре вытеснителя. Такая камера обеспечивает мягкое сгорание и низкие тепловые потери. Жесткость работы двигателя оценивается скоростью нарастания давления, т. е. повышением давления в цилиндре при повороте коленчатого вала на решающее значение имеет участок поворота, соответствующий интервалу между образованием искрового разряда (воспламенение смеси) и ВМТ. Мягким считается процесс сгорания, при котором скорость нарастания давления лежит в пределах 0,2 – 0,6 МПа на 1° угла поворота коленчатого вала. Уровень шума при работе двигателя зависит также от зазоров между поршнем и цилиндром и между валом и его подшипниками.

Широко применявшаяся ранее полуклиновая камера сгорания претерпевает в настоящее время изменения. Камера такой формы применяется у двигателей спортивных, гоночных автомобилей для достижения высокой удельной мощности. При использовании в головке цилиндра двух распределительных валов и большом угле развала клапанов можно разместить в головке цилиндра клапаны большого диаметра. При этом поверхность камеры сгорания по отношению к ее объему достаточно мала. Обеспечивается также хорошее втекание заряда через клапаны в цилиндр, поскольку ему не препятствуют стенки цилиндра или камеры сгорания. Впускной и выпускной каналы имеют небольшую длину и малую поверхность. Двигатели с такой камерой сгорания имеют довольно высокий КПД.

Камера сгорания дизельного топлива

У дизельных двигателях требования к форме камеры сгорания определяются процессом смесеобразования. Для создания рабочей смеси в них отводится очень малое время, так как почти сразу после начала впрыска топлива начинается сгорание, и остаток топлива подается уже в горящую среду. Каждая капля топлива должна войти в соприкосновение с воздухом как можно быстрее, чтобы выделение теплоты произошло в начале хода расширения.

Пленочное смесеобразование применяется в ряде конструкций камер сгорания, когда почти все топливо направляется в пристеночную зону. В центральную часть камеры сгорания попадает приблизительно 5–10% впрыскиваемого форсункой топлива. Остальная часть топлива распределяется на стенках камеры сгорания в виде тонкой пленки (10–15 мкм). Первоначально воспламеняется часть топлива, попавшая в центральную часть камеры сгорания, где обычно отсутствует движение заряда и устанавливается наиболее высокая температура. В дальнейшем, по мере испарения и смешения с воздухом, горение распространяется на основную часть топлива, направленную в пристеночный слой. При пленочном смесеобразовании требуется менее тонкое распыливание топлива. Применяют форсунки с одним сопловым отверстием. Давление впрыска топлива не превышает 17–20 МПа.

Читать еще:  Давление масла в двигателе ваз 21099 норма

Пленочное смесеобразование по сравнению с объемным обеспечивает лучшие экономические показатели двигателя, упрощает конструкцию топливной аппаратуры.

Основным недостатком являются низкие пусковые свойства двигателя при низких температурах в связи с малым количеством топлива, участвующего в первоначальном сгорании. Этот недостаток устраняют путем подогрева воздуха на впуске или за счет увеличения количества топлива, участвующего в образовании начального очага сгорания.

Комбинированное смесеобразование получается при меньших диаметрах камеры сгорания, когда часть топлива достигает ее стенки и концентрируется в пристеночном слое. Другая часть капель топлива располагается во внутреннем объеме заряда. На поверхности камеры оседает примерно 50% топлива. При впуске в камере не создается вращательного движения заряда. Заряд приводится в движение при вытеснении его из надпоршневого пространства в камеру сгорания, и создается вихрь. Скорость движения заряда достигает 40–45 м/с.

Отличительной особенностью от пленочного смесеобразования является встречное движение струй топлива и заряда, вытесняемого из надпоршневого пространства, что способствует увеличению количества топлива, взвешенного в объеме камеры сгорания, и сближает процесс с объемным смесеобразованием. Форсунки применяют с распылителями, имеющими 3–5 сопловых отверстий

Камеры сгорания с обьемным смесеобразованием. В дизельных двигателях с такими камерами топливо впрыскивается непосредственно в камеру сгорания форсункой с рабочим давлением 15–30 МПа, имеющей многодырчатые распылители (5–7 отверстий) с малым диаметром сопловых каналов (0.15–0.32 мм). Столь высокие давления впрыска применяются ввиду того, что в данном случае распыливание топлива и перемешивание его с воздухом достигается главным образом за счет кинетической энергии, сообщаемой топливу при впрыске. Для равномерного распределения топлива в камере форсунки таких двигателей часто выполняют с несколькими отверстиями.

Требования ко всем камерам сгорания двигателя

Основные требованиями для всех камер сгорания непрерывного действия являются:

  • устойчивость процесса горения
  • высокая теплонапряжённость
  • максимальная полнота сгорания
  • минимальные тепловые потери
  • надёжная работа в течение установленного ресурса работы двигателя.

Что такое горючая смесь в двигателе внутреннего сгорания

НОВЫЙ ПОДХОД К ПРОБЛЕМЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ СГОРАНИЯ СМЕСИ В ДВС С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ

Д.Д. Матиевский, П.К. Сеначин, М.Ю. Свердлов, М.А. Ильина

Горение горючих смесей в закрытых сосудах и двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием обычно происходит за счет распространения пламени по объему системы (волны дефлаграции), даже если пламя турбулизированно. При этом динамика сгорания (скорость выгорания смеси) и динамика давления в системе существенным образом зависят от закона изменения поверхности пламени. Форма и поверхность пламени при сгорании гомогенных горючих смесей в закрытых сосудах и двигателях существенно влияют на основные черты динамики процесса: скорость превращения вещества, скорость нарастания давления, распределение скоростей газа и т.д. В связи с этим исследование общих свойств и особенностей динамики сгорания газа при разных законах изменения поверхности пламени представляет теоретический и практический интерес.

В двигателях внутреннего сгорания динамика процесса обычно описывается различными полуэмпирическими уравнениями выгорания смеси, основанными на объемном законе выгорания [1-3]. Эти уравнения не учитывают двухзонность реального процесса сгорания в двигателе. Двухзонные модели сгорания, учитывающие реальную геометрию пламени в сферических сечениях камеры сгорания, гораздо сложнее и применяются в кинетических и динамических задачах процессов горения сравнения недавно [4-6].

В настоящей работе было проведено исследование влияния геометрии камеры сгорания на динамику сгорания смеси ДВС с точечным искровым зажиганием. Рассмотрены случаи, учитывающие реальную геометрию пламени в сферических сечениях камер сгорания цилиндрической формы с точкой зажигания на оси (Модель 1, рис. 1а) , симметричной камеры со смещенной точкой зажигания ( Модель 1А, рис. 1б) и клиновидной камеры с асимметричным зажиганием — (Модель 7, рис. 1в). Полагаем, что эти модели являются предельными (или близкими к ним) как в отношении геометрии камеры сгорания, так и расположения точки зажигания.

Предполагается, что несмотря на турбулентный характер горения распространяющееся пламя тонкое, то есть размер камеры велик по сравнению с шириной зоны пламени. Процесс горения адиабатический и медленный, поэтому давление одинаково во всех точках камеры сгорания и изменяется только во времени. Как обычно, основными независимыми геометрическими параметрами двигателя полагаем радиус кривошипа , диаметр поршня и геометрическую степень сжатия . В качестве независимой переменной, аналогичной времени, примем угол поворота коленчатого вала . Параметры смеси в момент зажигания, соответствующий углу поворота коленчатого вала , предполагаются известными.

Рабочий объем системы определяется известной в динамике двигателей приближенной формулой для аксиального механизма [7]:

Система, описывающая процесс горения смеси, включает уравнения:

динамики давления (энергии всей системы)

динамики объема системы (и его интеграл)

энергии смеси перед фронтом пламени (и его интеграл)

состояния смеси перед фронтом пламени

объема продуктов горения

массовой скорости горения

и зависимости нормальной скорости пламени от давления и температуры

Рис. 1. Распространение фронта пламени в камере сгорания двигателя с искровым зажиганием: r f — радиус сферического фронта пламени; — координата поршня; — диаметр поршня; — высота камеры сгорания; — точка, в которой происходит зажигание смеси

В систему уравнений (1-7) входят:

— массовая доля продуктов горения,

— нормальная скорость пламени;

— универсальная газовая постоянная;

— тепловой эффект химической реакции (на моль горючего компонента) и удельная энтальпия сгорания топлива;

— масса топлива, поступающего в камеру сгорания за один цикл, и его мольная стехиометрическая и действительная доли;

— коэффициент избытка воздуха;

— порядок химической реакции;

— “нормальная» скорость турбулентного пламени;

— текущая нормальная скорость пламени;

— фактор турбулизации пламени [8-10];

— скорость турбулентного переноса;

— нормальная скорость пламени для смеси стехиометрического состава в момент зажигания;

— частота вращения коленчатого вала;

— отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;

— диаметр поршня, объемы камеры сгорания и цилиндра.

Индексы относятся к моменту зажигания смеси, свежей смеси и продуктам горения соответственно.

Для модели с симметричной камерой

сгорания цилиндрической формы с точкой зажигания на оси (Модель 1, рис. 1а) объем и высота камеры сгорания равны

Функция относительной площади поверхности пламени, входящая в систему уравнений (1-7), определяется отношением

где — функция площади поверхности активного пламени, зависящая от формы камеры сгорания.

Для Модели 1 функция относительной площади поверхности активного пламени в зависимости от текущих значений координаты поршня и объема продуктов горения находится из уравнений:

Отметим, что в уравнениях (12) и (13) радиус фронта пламени является неявной функцией и и определяется численным решением уравнения методом дихотомии.

Для модели с симметричной камерой сгорания цилиндрической формы со смещенной точкой зажигания ( Модель 1А, рис. 1б) объем и высота камеры сгорания равны соответствующим параметрам для Модели 1 и определяются уравнениями (8). Функция относительной площади поверхности пламени определяется отношением (9).

В сферических сечениях камеры сгорания поверхностью пламени с радиусом в зависимости от координаты поршня , как и прежде, можно выделить четыре различных ситуации. Для Модели 1А функция площади поверхности активного пламени в зависимости от текущих значений координаты поршня и объема продуктов горения определяется из уравнений:

Читать еще:  Ховер н5 замена масла в двигателе сколько

В уравнениях (14-17) обозначено:

где , — неполный и полный эллиптические интегралы 1-го рода (с модулем ) в нормальной форме Лежандра; , — неполный и полный эллиптические интегралы 2-го рода (с модулем ) в нормальной форме Лежандра.

Для клиновидной камеры сгорания с асимметричным зажиганием (Модель 7, рис. 1в) объем и высота камеры сгорания равны

поэтому высота камеры также не зависит от диаметра поршня и оказывается в два раза больше, чем в Модели 1 и Модели 1А. Аналогично в сферических сечениях камеры сгорания поверхностью пламени с радиусом в зависимости от координаты поршня , как и прежде, можно выделить четыре различных ситуации. Для Модели 7 функция площади пламени в зависимости от текущих значений координаты поршня и объема продуктов горения определяется из уравнений:

В уравнениях (18 — 21) обозначено:

, , , — неполный и полный эллиптические интегралы 1-го рода и 2-го рода (с модулем ) в нормальной форме Лежандра (17 ў ). Хотя эти интегралы табулированы [12,13>, однако в практических расчетах удобнее их рассчитывать численно, например, методом прогонки (используя 3 или 4 — точечную интерполяцию) [14, 15].

Результаты расчетов и обсуждение

Система уравнений (1-7) решалась численно методом Рунге-Кутта 4-го порядка с переменным шагом интегрирования при различных углах зажигания (от -30 до 0 Град. п.к.в.), степени сжатия (от 7 до 10) и частоты вращения коленчатого вала (от 2000 до 6000 об/мин) для трех геометрий камер сгорания по уравнениям (10)-(13) для Модели 1 , (14)-(17) для Модели 1А и (18)-(21) для Модели 7.

Некоторые результаты интегрирования системы уравнений (1-7) представлены на рис. 2-8, в виде зависимости давления в камере сгорания от угла поворота коленчатого вала при трех значениях угла зажигания . Для расчетов был взят двигатель М-408. В качестве топлива выбран гептан . Его низшая теплота сгорания 4480 КДж/моль [11]. Мольная стехиометрическая доля топлива, поступающего в камеру сгорания за один цикл, найдена при горении гептана в воздухе средней влажности. Исходные данные для расчетов приведены в таблице 1.

Проведенные расчеты показывают влияние степени сжатия на динамику процесса. Из рис.2-4 видно, что увеличение степени сжатия от 7 до 10 практически не оказывает влияние на длительность процесса сгорания. При этом индикаторная диаграмма для всех типов камер сгорания смещается по вертикали, т.е. с увеличением степени сжатия растут максимальное давление в цилиндре и давление конца сгорания.

На рис.2-7 приведены индикаторные диаграммы, показывающие изменение давления в камере сгорания в зависимости от

угла опережения зажигания . Вначале процесс сгорания смещается по линии расширения, далее индикаторные диаграммы резко меняются, что соответствует реальному циклу. Из рисунков также видно, что с ростом растет максимальное индикаторное давление , что наблюдается и в действительности.

Параметр

Диаметр поршня мм

Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна

Угол закрытия впускного клапана град п.к.в.

Угол открытия выпускного клапана и град п.к.в.

Температура рабочего тела в начале такта сжатия К

Давление рабочего тела в начале такта сжатия Па

101325

Коэффициент избытка воздуха

Порядок химической реакции

Коэффициент Пуассона для свежей смеси на стадии сжатия

Коэффициент Пуассона для продуктов горения на стадии расширения

Нормальная скорость пламени для смеси стехиометрического состава в момент зажигания м/с

Мольная стехиометрическая доля топлива, поступающего в камеру сгорания за один цикл,

0,0186

Отношение энтальпии химической реакции к внутренней энергии системы для смеси стехиометрического состава в момент зажигания

Интересно отметить, что частота вращения коленчатого вала также незначительно влияет на длительность процесса сгорания смеси, т.е. зависимость оказывается одинаковой при варьировании частоты вращения в широких пределах, что подтверждается также известными экспериментальными данными.

Автомодельность индикаторной диаграммы является результатом моделирования и объяснение может иметь следующее. Скорость турбулентного пламени, в основном, определяется скоростью турбулентного переноса, которая в свою очередь пропорциональна средней скорости поршня [8-10] и слабо зависит от нормальной скорости пламени. При увеличении частоты вращения увеличивается и скорость сгорания смеси. При этом длительность процесса сгорания в единицах угла поворота коленчатого вала остается практически неизменной.

Исследование влияния на показатели процесса угла опережения зажигания, степени сжатия и частоты вращения коленчатого вала показывает, что процессы в созданных моделях отражают процессы в реальном двигателе.

Было исследовано влияние формы камеры сгорания на протекание рабочего процесса. При этом для его оценки использованы индикаторные диаграммы, полученные численным моделированием при .

Диаграммы сравнивались по двум параметрам: продолжительности сгорания и максимальному давлению в цилиндре.

На рис. 8 приведены индикаторные диаграммы для разных геометрий камеры сгорания (Модели 1 , 1А и 7). Видно, что в зависимости от формы камеры сгорания сильно изменяется продолжительность сгорания (наименьшая для Модели1 — симметричной камеры с точкой зажигания на оси). Время полного сгорания для двигателя с цилиндрической камерой сгорания со смещенной точкой зажигания ( Модель 1А) примерно в два раза больше (процесс сгорания смеси сильно затянут) чем время полного сгорания для симметричной камеры с точкой зажигания на оси; еще больше оно для клиновидной камеры с асимметричным зажиганием — (Модель 7). Полученные данные позволяют сделать вывод, что в Модели 7 и Модели 1А максимальное (и среднее) индикаторное давление значительно ниже, чем в Модели 1; зависимость динамики сгорания от частоты вращения весьма слабая.

Далее можно отметить, что нами проводились также исследования влияния формы камеры сгорания и положения точки зажигания на динамику сгорания и КПД цикла. Численные исследования показали, что КПД реальных циклов сгорания смеси значительно ниже, чем идеализированного цикла Отто. Зависимости КПД от частоты вращения слабая, от угла опережения зажигания сильная и имеет максимум при угле зажигания -20 град. п.к.в. для Модели 1, а для Модели 7 этот максимум расположен дальше от ВМТ (т.е. при угле зажигания -40 град. п.к.в.) и имеет значительно больший градиент на графике.

В заключение следует отметить, что путем численного моделирования в работе дано численное подтверждение факта заметного влияния на динамику сгорания смеси и индикаторный КПД цикла формы камеры сгорания и места расположения точки зажигания.

Рис.2. Динамика давления при сгорании смеси в двигателе с искровым зажиганием при углах зажигания =-10 и =-30 град. п.к.в.; 1- =7,0; 2- = 8,5; 3- =10,0;

Виды горючих смесей и топливо

Система питания бензиновых двигателей служит для приготовления горючей смеси из паров бензина и воздуха. Горючая смесь составляется из определенного количества бензина и воздуха. Для образования горючей смеси бензин должен находиться в парообразном состоянии.

Различают три вида смеси бензина с воздухом:

· горючая смесь — смесь паров бензина с воздухом;

· рабочая смесь — смесь, которая образуется в результате смешивания горючей смеси с остаточными отработавшими газами внутри цилиндров двигателя;

· эмульсия — смесь жидкого бензина с воздухом. Такая смесь образуется в каналах карбюратора.

Основным топливом для бензиновых автомобильных двигателей служит бензин. Основными свойствами бензина являются:

Читать еще:  Во сколько обойдется капитальный ремонт двигателя если сам

Антидетонационная стойкость является очень важным свойством бензина и определяет возможную степень сжатия двигателя. Детонация— это взрывное сгорание рабочей смеси в камере сгорания. При нормальном сгорании фронт пламени распространяется со скоростью 20. 40 м/с, а давление в цилиндре составляет 3. 4 МПа (30. 40 кгс/см2). При детонации скорость распространения горения достигает 2500 м/с, а давление — 10. 15 МПа (100. 150 кгс/см2).

Причиной возникновения детонации рабочей смеси может быть применение низкооктанового топлива, сильный перегрев двигателя, перегрузка, установка раннего зажигания. Детонацию можно устранить путем уменьшения подачи топлива или переходом на более низкие передачи.

При детонационном сгорании смеси в двигателе слышны резкие металлические стуки и звон, объясняемые ударами волн высокого давления о стенки камер сгорания, цилиндров и днищ поршней и возникновением вибрации в деталях. При детонации рабочей смеси под действием очень больших давлений на днище поршней создаются ударные нагрузки и начинают стучать поршневые пальцы, поршневые кольца в канавках, поршни о зеркало цилиндров, коренные и шатунные подшипники. Вибрируют все детали двигателя. При детонации наблюдается дымный выпуск с искрами вследствие неполного сгорания топлива и закипания воды в системе охлаждения из-за усиленной теплоотдачи стенкам камер сгорания и цилиндрам. В результате резко снижаются мощность и экономичность двигателя. Длительная работа при детонационном сгорании может привести не только к повышенному износу деталей двигателя, но и к их поломке или образованию крупных дефектов в виде трещин и изгиба деталей с последующим их разрушением.

Показателем, характеризующим антидетонационные свойства бензина, является его октановое число. Чем больше октановое число бензина, тем меньше он детонирует и тем большая степень сжатия может быть принята для двигателя. Для повышения октанового числа и уменьшения опасности возникновения детонации в двигателях, имеющих повышенные степени сжатия, к бензину подмешивают антидетонаторы.

Наиболее сильным антидетонатором является этиловая жидкость, которую добавляют к бензину в объеме не более 1,5. 3,0 мл на 1 л бензина. Этилированные бензины ядовиты, поэтому обращаться с ними нужно осторожно (применяются в основном в сельском хозяйстве).

Детонационная стойкость определяется на специальном двигателе с использованием чистых углеводородов изооктана и гептана. Октановое число изооктана условно равно 100, а у нормального гептана стойкость принимают равной нулю. На двигателе определяют моменты детонации используемого топлива, а затем из изооктана и нормального гептана подбирают такую смесь, которая будет детонировать так же, как и испытуемое топливо. Процент содержания изооктана в этой смеси и дает октановое число испытуемого бензина.

Промышленность вырабатывает бензины марок АИ—80, -92, -95 и -98. Буква А в маркировке означает, что бензин автомобильный. Цифры показывают октановое число. Чем выше октановое число, тем больше стойкость бензина к детонации. Буква И указывает, что октановое число определено исследовательским способом. У остальных бензинов октановое число определяется по моторному методу.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Состав топливной смеси для работы карбюраторного двигателя

Карбюраторный автомобильный двигатель работает на топливной смеси (горючей смеси).

Она состоит из воздуха, смешанного с бензином (парами бензина) в определенной пропорции. Для каждого из его режимов работы необходим свой состав этой самой топливной смеси. На карбюраторном двигателе приготовлением нужной пропорции топливной смеси в зависимости от режима работы двигателя занимается карбюратор. Он настраивается так чтобы обеспечить максимально эффективную отдачу от двигателя по мощности и сохранить топливную экономичность.

Зная какой состав необходим для каждого режима работы и какие системы карбюратора принимают участие в его формировании можно с достаточной точностью диагностировать практически все неисправности, возникающие в процессе эксплуатации двигателя автомобиля.

Составы топливной смеси для работы карбюраторного двигателя автомобиля

— Оптимальный состав топливной смеси

Оптимальный состав топливной смеси для ее эффективного и полного сгорания это около 15 кг воздуха на 1 кг бензина. Не смотря на свою оптимальность такой состав практически не используется в работе двигателя. Всегда имеются отклонения в сторону обеднения или обогащения.

— Обедненная топливная смесь

Обедненная топливная смесь это от 15 до 17 кг воздуха на 1 кг бензина. На ней двигатель работает на режиме средних нагрузок. Пока открывается дроссельная заслонка первой камеры, а заслонка второй еще закрыта, либо начинает открываться. Для получения от двигателя максимальной отдачи при увеличении на него нагрузки, состав смеси не обогащают, а увеличивают его объем. То есть бензина и воздуха в двигатель поступает больше, но пропорция 1/17 соблюдается.

На карбюраторе Солекс ГДС последовательно включаются в работу, позволяя экономить топливо при увеличении мощности

— Бедная топливная смесь

Состав смеси от 17 кг воздуха на 1 кг бензина считается бедным. На ней двигатель работает неохотно, снижается мощность и приемистость и вместе с тем растет его топливный аппетит. С составом свыше 19 кг воздуха на 1 кг бензина смесь не воспламеняется вовсе. Если карбюратор начинает приготавливать бедную топливную смесь — это считается неисправностью. Двигатель троит на холостом ходу, пытается заглохнуть, не развивает нужной мощности и приемистости.

Слишком низкий уровень топлива в поплавковой камере карбюратора — одна из причин бедной топливной смеси. Устраняется регулировкой положения поплавка.

Подробно о признаках работы двигателя на такой топливной смеси: «Бедная топливная смесь, признаки и причины».

— Обогащенная топливная смесь

Смесь считается обогащенной если соотношение в ней до 13 кг воздуха на 1 кг бензина. Она необходима на мощностных режимах работы двигателя. когда работают обе камеры карбюратора и увеличением количества топливной смеси не удается добиться необходимой мощности. На режиме пуска холодного двигателя, когда ухудшается испаряемость. И на режиме холостого хода, при котором в цилиндрах плохая вентиляция и много остаточных газов. В таких условиях нужно добавлять немного лишнего бензина в пропорцию.

На режиме пуска холодного двигателя воздушная заслонка карбюратора закрыта , что создает нужное обогащение топливной смеси

— Переобогащенная топливная смесь

Топливная смесь переобогащена если в ней до 5 кг воздуха на 1 кг бензина. В такой пропорции она практически не горит. Такое положение вещей считается неисправностью и требует устранения. Подробности: «Богатая топливная смесь, признаки и причины».

Не герметичный игольчатый клапан или «пробитые» поплавки — причины сильного обогащения топливной смеси

Примечания и дополнения

— Следует обратить внимание на тот факт, что двигатель автомобиля не работает на чистом бензине. Ему нужны пары бензина и воздух для окислительных реакций (горения). Поэтому карбюратор, пропуская бензин через свои системы, пытается раздробить его на мельчайшие частицы и смешать с воздухом (приготовить топливную эмульсию). После попадания во впускной коллектор двигателя процесс испарения и смешения с воздухом продолжается. Не зря впускной коллектор омывается горячей охлаждающей жидкостью. Его нагрев позволяет значительно ускорить этот процесс. Например, чтобы улучшить испаряемость топлива и облегчить пуск двигателя в мороз, его впускной коллектор поливают горячей водой.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector