Топливо для карбюраторных двигателей. Смесеобразующие свойства карбюраторного топлива. Нормальное и детонационное сгорание. Виды и марки бензинов.
Стр 1 из 2Следующая ⇒ Билет 50 Бензины являются топливом для поршневых двигателей с принудительным воспламенением рабочей смеси. Смесь топлива с воздухом готовится при относительно низких температурах либо в специальном устройстве - карбюраторе, либо во впускном трубопроводе или камерах сгорания, куда бензин впрыскивается с помощью форсунки. Непосредственный впрыск бензина осуществляется в. авиационных поршневых двигателях и в моделях последнего поколения автомобильных двигателей. Смесеобразующие свойства бензина определяются испарением бензина, которое начинается с момента выхода его из каналов карбюратора в поток воздуха в диффузоре. Под действием кинетической энергии движущегося воздуха вытекающая струя бензина дробится на отдельные капли. Мелкие капли успевают испариться в смесительной камере карбюратора. Более крупные капли увлекаются потоком воздуха и испаряются при движении смеси по впускному тракту и в цилиндрах двигателя. Наиболее крупные капли топлива оседают на стенках смесительной камеры и впускного трубопровода, образуя жидкую топливную пленку. Паровоздушный поток увлекает пленку по стенкам впускного трубопровода в направлении камер сгорания. Во впускном трубопроводе продолжается испарение бензина с поверхности капель и жидкой пленки. Испарению пленки способствует подогрев впускного трубопровода, который обычно осуществляют отработавшими газами или охлаждающей жидкостью. Наличие жидкой пленки вносит ряд осложнений в процессе приготовления однородной смеси, и одно из них - неравномерность распределения смеси по цилиндрам двигателя. Пульсирующий характер перемещения паровоздушной смеси и жидкой пленки, обусловленный цикличностью открытия впускного клапана двигателя, а также разная протяженность впускных каналов отдельных цилиндров двигателя являются причиной неравномерного распределения смеси по цилиндрам двигателя. В одни цилиндры попадает больше топлива и меньше воздуха, в другие, напротив, больше воздуха и меньше топлива. Эту неравномерность распределения называют количественной неравномерностью, и если она слишком велика, снижается экономичность двигателя, повышается токсичность выпускных газов и т. д.
Другая причина нарушений в работе двигателя связанна с наличием жидкой пленки на стенках впускного трубопровода. Она определяет качественную неравномерностью распределения топлива по цилиндрам двигателя. Подобная неравномерность вызвана в первую очередь тем, что бензины являются смесью различных углеводородов. В процессе смесеобразования вначале из бензина испаряются более низкокипящие углеводороды. При этом капли и пленка обогащаются высококипящими углеводородами, а паровоздушная смесь - низкокипящими. Происходит так называемое низкотемпературное фракционирование бензина. В связи с этим в цилиндрах, куда больше поступает паровоздушной смеси, образуется избыток низкокипящих фракций бензина, а в цилиндрах, куда попадает больше жидкой пленки, преобладают высококипящие фракции бензина. В двигателях с принудительным воспламенением применяют также системы с впрыском топлива во впускной трубопровод, либо непосредственно в камеры сгорания. Такой способ подготовки топливовоздушной смеси имеет некоторые преимущества: • отсутствие карбюратора снижает сопротивление впускной системы; • впрыск бензина одинаковыми порциями в каждый цилиндр повышает количественную и качественную равномерность распределения топлива по цилиндрам двигателя и снижает токсичность продуктов сгорания.
Таким образом, в двигателях с принудительным воспламенением образование топливовоздушной смеси происходит при относительно низких температурах, поэтому использование этих двигателей выдвигает наиболее жесткие требования к испаряемости топлив. Под испаряемостью понимают способность топлива переходить из жидкого состояния в парообразное. В свою очередь, испаряемость применяемых топлив обуславливает многие важнейшие эксплуатационные свойства двигателей с принудительным воспламенением. Нормальное и детонационное сгорание: От совершенства процесса горения топлива в цилиндре зависят основные технико-экономические показатели двигателя. Главными факторами, влияющими на этот процесс являются: химический состав топлива, состав топливовоздушной смеси, давление, температура и время сгорания рабочей смеси. При нормальном сгорании рабочей смеси отдельные ее части воспламеняются и фронт пламени перемещается за счет передачи теплоты посредством теплопроводности и лучеиспускания. В результате сгорания порции смеси давление повышается и перемещает несгоревшую часть смеси впереди фронта пламени (рис. 1.21). Скорость распространения фронта пламени при нормальном сгорании топлива составляет 25...40 м/с. Эта скорость увеличивается с повышением давления и температуры рабочей смеси. Максимальное значение скорости соответствует коэффициенту избытка воздуха α=0,93...0,95. Обогащение или обеднение смеси способствует снижению скорости. Увеличение частоты вращения коленчатого вала двигателя вызывает усиление вихревых движений рабочей смеси, что приводит к увеличению поверхности фронта пламени. Это обстоятельство очень важно для эксплуатации двигателей. В противном случае работа двигателя на переменных режимах была бы невозможна. При нормальном сгорании топлива в цилиндре двигателя давление нарастает плавно (рис. 1.22 - а), однако в результате повышения температуры и давления нормальное сгорание может нарушиться и перейти в детонационное или взрывное сгорание. На некоторых режимах работы двигателя при использовании бензина, качество которого не соответствует всем требованиям стандарта, можно наблюдать так называемое детонационное сгорание рабочей смеси (детонацию).
Дополнительное сжатие и нагревание газа во фронте образовавшейся ударной волны стимулирует возникновение самовоспламенения смеси в других очагах. При этом ударная волна движется в рабочей смеси, в которой предпламенные реакции близки к своему завершению. Следом за ударной волной возникает самовоспламенение несгоревшей части смеси. Такое распространение самовоспламенения совместно с фронтом ударной волны и составляет сущность явления детонации в двигателе. Скорость детонационного сгорания в десятки раз выше скорости обычного сгорания и может достигать сверхзвуковых величин 1500...2500 м/с. Многократное отражение ударных волн от стенок камер сгорания складывается в звенящий металлический стук, явно слышимый при детонации. Повышенный износ двигателя при детонации приводит к разрушению ударными волнами масляных пленок на трущихся поверхностях, в результате чего возникает сухое трение. Детонацией в двигателе называют процесс очень быстрого завершения сгорания в результате самовоспламенения части рабочей смеси и образования ударных волн, распространяющихся со сверхзвуковой скоростью. Под детонационной стойкостью бензина понимают его способность противостоять нарушению нормального протекания сгорания в двигателе, возникающему в результате взрывного сгорания и образования детонационных и ударных волн. Детонационная стойкость топлива - один из основных показателей пригодности топлива для применения в поршневых карбюраторных двигателях с искровым зажиганием. Детонационная стойкость бензинов находится в следующей эмпирической зависимости от конструктивных параметров двигателя: OЧ = 125,4-413/ε + 0,183D где 0Ч - необходимая для двигателя детонационная стойкость бензина, выражаемая октановым числом; ε - степень сжатия; D- диаметр цилиндра, мм. Детонацию можно предотвратить, снижая температуру рабочей смеси при сгорании. Это возможно при хорошем охлаждении деталей двигателя и интенсивном отводе теплоты от стенок камеры сгорания. Увеличение влажности подаваемого в двигатель воздуха или впрыск воды в цилиндр также снижают температуру рабочей смеси за счет того, что вода отнимает часть теплоты на свое испарение. Кроме того, водяные пары в составе рабочей смеси действуют как инертные газы, препятствуя образованию перекисей. Этому также способствует более совершенная конструктивная форма камеры сгорания, использование для деталей металла с большей теплопроводностью и т.д. Например, изготовление поршней из алюминия, с более высокой теплопроводностью в сравнении с чугуном, позволяет снизить температуру рабочей смеси и, как следствие этого, уменьшить детонацию.
Существует следующая классификация бензинов по климатическим условиям применения. Всесезоипый северный бензин предназначен для использования в районах, расположенных севернее и северо-восточнее изотермы января -20°С. Бензин должен обеспечивать пуск холодного двигателя при температуре воздуха минус 30 °С и в то же время не вызывать образования паровых пробок в условиях летней эксплуатации автомобилей при температуре воздуха до плюс 30 °С. Всесезонный южный бензин предназначен для применения в южных районах страны, расположенных южнее изотермы июля плюс 25 °С. Основным требованием к бензину является отсутствие паровых пробок в системе питания при температуре воздуха до плюс 55 °С. Бензин должен обеспечивать пуск холодного двигателя в зимнее время года при температуре воздуха до минус 10 °С. Летний и зимний бензины рассчитаны на использование в средней полосе страны. Зимний бензин должен обеспечивать пуск холодного двигателя при температуре воздуха до минус 25 °С и отсутствие паровых пробок при температуре воздуха плюс 35 °С, летний бензин - соответственно пуск до минус 15 °С и отсутствие паровых пробок до плюс 50 "С. Марки бензинов согласно: В соответствии с новым стандартом, вводимым с 1999 года на неэтилированный бензин, регламентируются четыре его марки: «Нормаль-80», «Регулятор-91», «Премиум-95» и «Супер-98». Первый из них заменит А-76 и АИ-80, остальные соответственно АИ-91, АИ-93 и АИ-98. Содержание свинца в них не должно превышать 0,01 г/л, ограничена концентрация железа и марганца соответственно до 0,37 и 0,5 г/л.; А- автомобильный; 95 – октановое число; И – по исследовательскому методу; Октановое число (0Ч) Октановое число численно равно содержанию изооктана (Выраженного в % по объему) в эталонной смеси с гептаном, которая по детонационной стойкости в условиях стандартного одноцилиндрового двигателя эквивалентна испытуемому бензину. Если октановое число бензина равно 76, то это значит, что его детонационная стойкость такая же, как у смеси, состоящей из 76% изооктана и 24% гептана.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|