Горючая смесь это кратко

Обновлено: 05.07.2024

4.1 Назначение системы питания карбюраторного двигателя. Общее устройство и работа системы питания.

4.3 Режимы работы двигателя и составы горючей смеси на этих режимах.

4.4 Системы впрыска бензина. Их преимущества по сравнению с карбюраторными системами питания.

4.5 Общее устройство и работа систем распределенного впрыска топлива.

Содержание лекции

4.1 Назначение системы питания карбюраторного двигателя. Общее устройство и работа системы питания

Система питания карбюраторного двигателя предназначена для приготовления в определенной пропорции из топлива и воздуха горючей смеси, подачи ее в цилиндры двигателя и отвода из них отработавших газов.

В систему питания двигателя автомобиля входят топливный бак, топливопроводы от бака к фильтру-отстойнику и к топливному насосу, карбюратор, воздушный фильтр, приемные трубы, глушитель, выпускная труба глушителя. В систему питания входят также фильтр тонкой очистки топлива, установленный между топливным насосом и карбюратором, впускной трубопровод, на котором укреплен карбюратор, и выпускной трубопровод.

Во время работы двигателя топливо из бака после предварительной очистки в фильтре-отстойнике насосом подается к карбюратору. При такте впуска в цилиндре двигателя создается разрежение, передающееся в карбюратор и в установленный на нем воздушный фильтр. Очищенный воздух проходит в смесительную камеру, где из жиклеров подается топливо. Испаряющееся топливо перемешивается с воздухом, образуя горючую смесь. Из карбюратора по впускному трубопроводу горючая смесь поступает в цилиндры двигателя. Газы, образовавшиеся после быстрого сгорания рабочей смеси в цилиндре, расширяются, давят на поршень, и он опускается вниз, совершая рабочий ход. После рабочего хода отработавшие газы через открытый выпускной клапан вытесняются поршнем в выпускной трубопровод. Затем они поступают в приемные трубы глушителя, выпускную трубу и в атмосферу. Топливо наливают в бак через горловину, закрываемую крышкой. Количество топлива, находящегося в баке, контролируют при помощи датчика и указателя уровня топлива. Принципиальная схема системы питания карбюраторного двигателя показана на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Принципиальная схема системы питания карбюраторного автомобильного двигателя

1 – воздухоочиститель; 2 – глушитель шума впуска; 3 – карбюратор; 4 – впускной трубопровод;

5 – фильтр тонкой очистки топлива; 6 – топливный насос; 7 – топливопровод;

8 – топливный фильтр отстойник; 9 – топливный бак; 10 – глушитель шума выпуска

Смесь топлива с воздухом называется горючей смесью. Горючая смесь, попадая в цилиндр, смешивается с остаточными газами, которые не были удалены при такте выпуска. Образовавшаяся смесь называется рабочей.

Состав горючей смеси характеризуется определенным соотношением масс топлива и воздуха. Для полного сгорания 1 кг бензина теоретически необходимо 14,9 кг воздуха (обычно принимают 15 кг). Однако количество воздуха, действительно расходуемого на приготовление горючей смеси, может быть больше или меньше теоретически необходимого. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха, обозначаемым буквой α. Коэффициент представляет собой отношение действительного количества воздуха Lд, участвующего в процессе сгорания бензина, к теоретически необходимому количеству воздуха Lт, т.е. α =Lд / Lт .

Если в сгорании 1 кг бензина действительно участвует 15 кг воздуха, т. е. столько, сколько теоретически необходимо, то α = 15/15 = 1, и такую смесь называют нормальной. Горючую смесь, для которой α 1 называют бедной, так как в ней содержится воздуха больше теоретически необходимого количества.

4.3 Режимы работы двигателя и составы горючей смеси на этих режимах

Основными режимами при работе автомобильного двигателя являются пуск двигателя, холостой ход и малые нагрузки, средние нагрузки, полные нагрузки, резкие переходы с малых нагрузок на большие. При пуске двигателя необходима очень богатая смесь (α = 0,2…0,6), так как частота вращения коленчатою вала мала, топливо плохо испаряется, а часть его конденсируется на холодных стенках цилиндра.

Работа двигателя в режимах холостого хода и малой нагрузке возможна при α = 0,7…0,8. Горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, загрязняется остаточными газами, поэтому обогащение смеси улучшает ее воспламеняемость и способствует устойчивой работе двигателя.

Автомобильный двигатель большую часть времени работает при режиме средних нагрузок, т.е. с не полностью открытой дроссельной заслонкой. Для этого режима необходима обедненная смесь с коэффициентом избытка воздуха α = 1,05…1,15 (экономическая смесь), обеспечивающая экономичную работу двигателя.

4.4 Системы впрыска бензина. Их преимущества по сравнению с карбюраторными системами питания

Первые системы впрыска были механическими, а не электронными, и некоторые из них (например, высокоэффективная система BOSCH) были чрезвычайно остроумными и хорошо работали. Впервые же система механического впрыска топлива была разработана компанией Daimler Benz, а первый серийный автомобиль с впрыском бензина был выпущен еще в 1954 г. Основными преимуществами системы впрыска по сравнению с карбюраторными системами являются следующие:

— отсутствие дополнительного сопротивления потоку воздуха на впуске, имеющему место в карбюраторе, что обеспечивает повышение наполнения цилиндров и литровой мощности двигателя;

— более точное распределение топлива по отдельным цилиндрам;

— значительно более высокая степень оптимизации состава горючей смеси на всех режимах работы двигателя с учетом его состояния, что приводит к улучшению топливной экономичности и снижению токсичности отработавших газов.

В настоящее время наибольшее распространение получили системы распределенного (многоточечного) электронного впрыска. На изучении этих систем питания необходимо остановиться более подробно.

4.5 Общее устройство и работа систем распределенного впрыска топлива

В системе центрального впрыска подача смеси и ее распределение по цилиндрам осуществляются внутри впускного коллектора.

2) среда (смесь), способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания (ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования).

Для горения необходимы горючее вещество, кислород (или иной окислитель) и источник воспламенения.

Чтобы возникло горение, горючее вещество должно быть нагрето до определенной температуры источником воспламенения (пламенем, искрой, накаленным телом) или тепловым проявлением какого-либо другого вида энергии: химической (экзотермическая реакция), механической (удар, сжатие, трение) и т.д. Выделившиеся при нагревании горючего вещества пары и газы смешиваются с воздухом и окисляются, образуя горючую среду. По мере накопления тепла в результате окисления газов и паров скорость химической реакции увеличивается, вследствие чего происходит самовоспламенение горючей смеси и появляется пламя.

С появлением пламени наступает горение, которое при благоприятных условиях продолжается до полного сгорания вещества. В установившемся процессе горения постоянным источником воспламенения является зона горения, т.е. область, где протекает химическая реакция, выделяется тепло и излучается свет.

Для возникновения и протекания горения горючее вещество и кислород должны находиться в определенном количественном соотношении. Содержание кислорода в воздухе для большинства горючих веществ должно быть не менее 14-18 %.

Образование горючей среды

Твердыми веществами органического происхождения

Горючая среда образуется в тех случаях, когда в технологическом процессе обращаются (обрабатываются, применяются или хранятся) твердые горючие вещества: древесина, уголь, волокнистые материалы. Как правило, они не изолируются от окружающего воздуха, могут гореть непосредственно на открытых площадках, в помещениях, аппаратах, коммуникациях.

Горючая среда (горение древесины)

Пылями

Горючие пыли образуются при обращении в технологическом процессе измельченных твердых веществ и материалов (при механической обработке – дроблении, шлифовании, сверлении и т.п.; транспортировке – в системах пневмотранспорта, при пересыпании продукции с одного транспортера на другой; а также в сепараторах, классификаторах, на участках загрузки и выгрузки измельченных веществ). Пыль может находиться во взвешенном состоянии в воздухе (аэровзвесь), а также осаждаться на конструкции и оборудование (аэрогель).

Опасность таких производств состоит в том, что аэровзвеси способны к взрывному горению, а аэрогели – к самовозгоранию. Взрывы пыли протекают циклически – за первичным локальным взрывом (вспышкой), взвихряющем осевшую на конструкциях и оборудовании пыль, следует повторный, значительно более мощный взрыв. Такой взрыв уже способен повредить или разрушить оборудование, что приводит к образованию взрывоопасной среды уже в масштабах производственного помещения. Мощности последнего взрыва, как правило, достаточно для полного или частичного разрушения производственного здания. Такой сценарий развития пылевого взрыва представляет собой цепь последовательных взрывов с все более возрастающей мощностью.

Взрывоопасная среда (ВОС) внутри и снаружи технологического оборудования с пылями образуется при условии:

С_Р – рабочая концентрация пыли (с учетом взвешенной и осевшей) в аппарате или помещении;
С_НПВ – нижний концентрационный предел воспламенения пыли.

Горючими газами

При нормальной работе аппаратов с газами в них, как правило, не образуется взрывоопасной среды, ввиду отсутствия окислителя (рабочая концентрация составляет 100% об.). Иногда технологией предусматривается подача внутрь аппарата смеси рабочего газа с воздухом или кислородом. В таком случае взрывоопасная среда образуется при условии:

С_р – рабочая концентрация горючего газа в аппарате;
С_НПВ, С_ВПВ – нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения газа.

Парами ЛВЖ и ГЖ

В производственных условиях подвергаются обработке и широко применяются легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ). Горючая среда в аппаратах с жидкостями может образовываться: при нормальном режиме работы; при особых режимах работы (пуск и остановка технологических аппаратов) и при аварийном режиме (нарушении технологии производства, разрушении аппаратов и коммуникаций).

Внутри технологического оборудования

В производственных условиях аппараты с жидкостями обычно не заполняются полностью и, следовательно, над зеркалом жидкости имеется определенный свободный объем, который постепенно насыщается ее парами. При таких условиях количество паров в свободном объеме может быть достаточным для образования в смеси с воздухом или другим окислителем горючей среды. При допущении, что при неподвижном уровне ЛВЖ и ГЖ в аппаратах концентрация их паров близка к концентрации насыщенного пара, возможность образования взрывоопасной среды определяется путем проверки двух условий:

Наличия над зеркалом жидкости паровоздушного пространства.
Выполнения зависимости:

Т_Р – рабочая температура жидкости;
Т_НПВ и Т_ВПВ – соответственно нижний и верхний температурные пределы воспламенения.

Если хотя бы одно из данных условий не выполняется, то ВОС в аппарате не образуется.

Температурные пределы воспламенения для жидкостей определяются по справочной литературе, экспериментально или расчетным путем. Рабочая температура жидкости определяется по технологическому регламенту или непосредственно по показаниям приборов контроля технологического процесса.

Необходимо помнить, что условие возможности образования взрывоопасной среды (3) справедливо в двух случаях:

при неизменном уровне жидкости в аппарате, когда образовалась насыщенная концентрация ее паров;
при наполнении аппаратов с дыхательными устройствами, т.к. подъем уровня жидкости никоим образом не изменит концентрацию ее паров, а лишь их объем над зеркалом жидкости.

При опорожнении аппаратов с дыхательными устройствами происходит насыщение паров жидкости окислителем за счет притока воздуха через дыхательную арматуру, их концентрация снижается и у богатых смесей (Т_Р > Т_ВПВ) может попасть в область воспламенения. В таком случае оценку возможности образования ВОС проводить по условию (3) нельзя и ее осуществляют по соотношению:

С_Р – рабочая концентрация паров жидкости в аппарате;
С_НПВ, С_ВПВ – нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения жидкости.

Концентрационные пределы воспламенения для жидкостей определяются по справочной литературе, экспериментально или расчетным путем. Рабочая концентрация паров жидкости в аппарате на данный момент времени определяется экспериментально или расчетом.

При выходе веществ наружу из аппаратов

В производственном помещении или у наружных установок горючая среда может образовываться только при выходе горючих веществ из аппаратов наружу. Это может случиться даже при нормальной работе технологического оборудования, в том случае, если применяются аппараты с открытой поверхностью испарения, дыхательными устройствами, периодически открываемыми для загрузки и выгрузки продукции и т.п.

Наиболее опасными в пожарном отношении аппаратами являются аппараты с открытой поверхностью. Над зеркалом испарения в этих аппаратах может образоваться ВОС при выполнении условия:

Т_Р – рабочая температура горючей жидкости;
Т_ВСП – температура вспышки жидкости.

В случаях, когда по условиям технологического процесса требуется изменение уровня жидкости применяют аппараты с дыхательными устройствами. Они представляют собой закрытые емкости (резервуары, мерники, дозаторы и т.п.), сообщающиеся с атмосферой при помощи дыхательных устройств.

Выход паров горючих жидкостей из этих аппаратов происходит при больших и малых дыханиях.

Под большим дыханием понимается вытеснение паров наружу или подсос воздуха внутрь аппарата при изменении в нем уровня жидкости (операции заполнения и опорожнения), под малым – вытеснение паров наружу или подсос воздуха внутрь аппарата при изменении температуры в его газовом пространстве (уровень остается неизменным).

Образование ВОС около дыхательного устройства при вытеснении паров наружу возможно при условии:

Т_Р – рабочая температура горючей жидкости;
Т_НПВ – нижнему температурному пределу воспламенения жидкости.

Аппараты, работающие под избыточным давлением, также могут быть источником выделения горючих газов и паров, т.к. даже при их исправном состоянии возможны незначительные утечки горючих веществ через различные разъемные соединения, уплотнения валов, плунжеров и т.п. Такие утечки могут происходить непрерывно, но, как правило, не создают реальной пожарной опасности, т.к. локально рассредоточены по поверхности аппаратов и коммуникаций и рассеиваются в воздухе рабочей среды под воздействием воздухообмена.

В период пуска и остановки технологических аппаратов

Остановка технологического оборудования на производстве осуществляется периодически и связана с необходимостью проведения различных регламентных работ: профилактических осмотров, чисток, ремонтов и т.п.

Причинами образования горючей среды при остановке аппаратов являются:

снижение температурного режима, если в них при нормальной работе имелась горючая жидкость с рабочей температурой не ниже Т_ВПВ (при этом температура, снижаясь, войдет в область воспламенения) – условие (3);
приток наружного воздуха через дыхательную арматуру при сливе жидкости или через открытые люки при разгерметизации аппаратов с неполностью удаленными из них горючими жидкостями и обеднение горючей смеси – условие (4);
негерметичное отключение аппаратов от трубопроводов с горючими веществами.

Образование ВОС возможно при пуске аппаратов, когда в объем, заполненный воздухом, поступает горючее вещество и концентрация в аппарате увеличивается от 0 до С_Р:

С_Р – рабочая концентрация паров жидкости в аппарате;
С_НПВ – нижний концентрационный предел воспламенения жидкости.

При нарушении режима работы и повреждении технологических аппаратов

Наибольшую пожарную опасность для производства представляют нарушения режима работы технологического оборудования и связанные с ними повреждения и аварии, при которых вследствие выхода значительного количества горючих газов за короткий промежуток времени может образовываться горючая концентрация не только внутри аппаратов, но и снаружи.

Повреждения технологического оборудования возможны в результате различных воздействий, а именно:

механических (образование повышенного или пониженного давления, воздействия динамических нагрузок, эрозионный износ);
температурных (температурные напряжения, изменения физических свойств металлов);
или химических (химическая или электрохимическая коррозия).

Способы исключения условий образования горючей среды

Исключение условий образования горючей среды должно обеспечиваться одним или несколькими из следующих способов:

Применение негорючих веществ и материалов.
Ограничение массы и (или) объема горючих веществ и материалов.
Использование наиболее безопасных способов размещения горючих веществ и материалов, а также материалов, взаимодействие которых друг с другом приводит к образованию горючей среды.
Изоляция горючей среды от источников зажигания (применение изолированных отсеков, камер, кабин).
Поддержание безопасной концентрации в среде окислителя и (или) горючих веществ.
Понижение концентрации окислителя в горючей среде в защищаемом объеме.
Поддержание температуры и давления среды, при которых распространение пламени исключается.
Механизация и автоматизация технологических процессов, связанных с обращением горючих веществ.
Установка пожароопасного оборудования в отдельных помещениях или на открытых площадках.
Применение устройств защиты производственного оборудования, исключающих выход горючих веществ в объем помещения, или устройств, исключающих образование в помещении горючей среды.
Удаление из помещений, технологического оборудования и коммуникаций пожароопасных отходов производства, отложений пыли, пуха.

Способы исключения условий образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания

Исключение условий образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания должно достигаться одним или несколькими из следующих способов:

Применение электрооборудования, соответствующего классу пожароопасной и (или) взрывоопасной зоны, категории и группе взрывоопасной смеси .
Применение в конструкции быстродействующих средств защитного отключения электроустановок или других устройств, исключающих появление источников зажигания.
Применение оборудования и режимов проведения технологического процесса с защитой от статического электричества .
Устройство молниезащиты зданий, сооружений и оборудования.
Поддержание безопасной температуры нагрева веществ, материалов и поверхностей, которые контактируют с горючей средой.

Применение способов и устройств ограничения энергии искрового разряда в горючей среде до безопасных значений.
Применение искробезопасного инструмента при работе с легковоспламеняющимися жидкостями и горючими газами .
Ликвидация условий для теплового, химического и (или) микробиологического самовозгорания обращающихся веществ, материалов и изделий.
Исключение контакта с воздухом пирофорных веществ.
Применение устройств, исключающих возможность распространения пламени из одного объема в смежный.

Безопасные значения параметров источников зажигания определяются условиями проведения технологического процесса на основании показателей пожарной опасности обращающихся в нем веществ и материалов, определенных в ст. 11 Федерального закона РФ от 22.07.2008 № 123-ФЗ.

Смесь горючих газов, паров топлива, мелкодисперсных горючих твердых и жидких веществ с воздухом (кислородом). Горючая смесь называется бедной, если горючей компоненты в ней меньше, чем может быть окислено кислородом воздуха, богатой – при обратном соотношении горючего вещества и воздуха и стехиометрической – при точном соответствии горючего и воздуха.

Стандарт 26 ЦНИИ - 2005.

Комплексное обеспечение безопасности и антитеррористической защищенности зданий и сооружений . Под ред. В. Л. Муляр . 2011 .

Смотреть что такое "ГОРЮЧАЯ СМЕСЬ" в других словарях:

ГОРЮЧАЯ СМЕСЬ — рабочая смесь (Gas) смесь газообразного топлива или паров жидкого топлива с воздухом, воспламеняемая в цилиндрах газовых или карбюраторных двигателей, работающих по циклу Отто. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское … Морской словарь

горючая смесь — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN combustible mixtureflammable mixture … Справочник технического переводчика

горючая смесь — degusis mišinys statusas T sritis chemija apibrėžtis Degiųjų dujų arba degalų garų ir oro mišinys variklio cilindre. atitikmenys: angl. combustible mixture; fuel mixture rus. горючая смесь; рабочая смесь; топливная смесь … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

горючая смесь — degusis mišinys statusas T sritis Energetika apibrėžtis Degiųjų dujų arba kuro garų ir oro mišinys, užtikrinantis visišką jo sudegimą vidaus degimo variklio darbo cilindre. atitikmenys: angl. combustible composition; fuel air mixture; inflammable … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

ГОРЮЧАЯ СМЕСЬ — см. Рабочая смесь … Большой энциклопедический политехнический словарь

Горючая смесь (альбом) — У этого термина существуют и другие значения, см. Горючая смесь. Горючая смесь … Википедия

взрывоопасная горючая смесь — Смесь горючего вещества с окислителем. [ГОСТ Р 22.0.08 96] Тематики техногенные чрезвычайные ситуации Обобщающие термины взрывы, общие понятия … Справочник технического переводчика

Горючая смесь, поступающая в цилиндры, приготовляется в смесительной камере карбюратора и представляет собой смесь паров мелко распыленного бензина и воздуха. Процесс смесеобразования продолжается во впускном трубопроводе и цилиндрах двигателя, где горючая смесь, смешиваясь с остатками отработавших газов, образует рабочую смесь.
Для приготовления горючей смеси используют тщательно очищенные от механических примесей топливо и воздух. Горючая смесь должна сгорать полностью в тысячи доли секунды. Для правильного сгорания топлива камеры сгорания цилиндров имеют различные формы, от чего зависит распределение горючей смеси.

Состав горючей смеси

Состав горючей смеси характеризуется определенным соотношением топлива и воздуха (по массе). Для полного сгорания I кг бензина теоретически необходимо 14,9 кг воздуха. Практически, количество воздуха, в зависимости от режима работы двигателя, может быть больше или меньше теоретического. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха (а), который представляет собой отношение действительного количества воздуха участвующего в процессе сгорания бензина, к стехиометрическому, т. е. к количеству воздуха, которое теоретически необходимо для сгорания топлива массой 1 кг и состава С + Н + О = 1. Количество воздуха и топлива в горючей смеси регулируется с помощью специального кислородного датчика Лямбда. Датчик Лямбда устанавливается в выхлопной системе.

Если в сгорании 1 кг бензина участвует 14,9 кг воздуха, то такая смесь называется нормальной. Коэффициент избытка воздуха определяет количество горючей смеси следующим образом:

• богатая смесь — а от 0,5 до 0,8 (значительный недостаток воздуха, смесь сгорает не полностью);
• обогащенная смесь — а от 0,85 до 0,95 (незначительный недостаток воздуха). Скорость сгорания смеси возрастает, двигатель развивает наибольшую мощность, но при несколько повышенном расходе топлива вследствие недостаточно полного его сгорания;
• бедная смесь — а от 1,1 до 1,2 (значительный избыток воздуха, смесь горит медленно). Большая часть теплоты поглощается стенками цилиндров, что вызывает перегрев двигателя и неустойчивую его работу. Мощность двигателя падает, возрастает расход топлива;
• обедненная смесь — а от 1,05 до 1,07 (незначительный избыток воздуха). Мощность двигателя несколько снижается, экономичность заметно повышается, так как происходит наиболее полное сгорание топлива.

Горючая смесь

Для приготовления горючей смеси используют топливо и воздух, причем оба компонента, входящие в состав смеси, должны быть тщательно очищены от механических и других примесей. Горючая смесь — это смесь, приготовленная в карбюраторе из паров мелкораспыленного топлива и воздуха. Горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, смешивается с отработавшими газами и образует рабочую смесь.

Если в сгорании 1 кг бензина действительно участвует 15 кг воздуха, т. е. столько, сколько теоретически необходимо, то ос = 15/15 = 1, и такую смесь называют нормальной. Горючую смесь, для которой а 1 называют бедной, так как в ней содержится воздуха больше теоретически необходимого количества. Для более точного определения степени обогащения или обеднения горючей смеси различают следующие смеси: богатая (а = 0,70—0,85); обогащенная (а = 0,854-0,95); обедненная (а = 1,05-1,15); бедная (а — 1,15* н-1,20).

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

При слишком большом обогащении или обеднении горючая смесь теряет способность воспламеняться. В первом случае это происходит из-за недостатка кислорода воздуха, а во втором из-за значительного избытка воздуха и небольшого количества бензина. Существуют определенные пределы воспламеняемости горючей смеси: для богатой а = 0,5; для бедной а = 1,35. Двигатель не должен работать на переобогащенных или переобедненных горючих смесях, так как в обоих случаях снижается его мощность и экономичность.

Горючая смесь представляет собой смесь паров бензина с воздухом. Попадая в цилиндры, она смешивается там с остаточными отработавшими газами и образует рабочую смесь. В зависимости от соотношения бензина и воздуха различают следующие горючие смеси.

Нормальная горючая смесь состоит из 1 кг бензина и 15 кг воздуха. Это количество воздуха теоретически необходимо для полного сгорания 1 кг топлива.

Обедненная горючая смесь содержит в своем составе на 1 кг бензина от 15 до 17 кг воздуха.

Бедная горючая смесь имеет в своем составе свыше 17 кг воздуха на 1 кг бензина.

Обогащенная горючая смесь содержит от 13 до 15 кг воздуха на 1 кг бензина.

Богатая горючая смесь на 1 кг бензина содержит менее 13 кг воздуха.

Для нормальной работы двигателя на разных режимах необходимо иметь различный состав горючей смеси.

При пуске холодного двигателя горючая смесь, приготавливаемая в карбюраторе, должна быть богатой, так как к моменту воспламенения часть паров бензина сконденсируется, осаждаясь на холодных стенках впускного трубопровода и цилиндров, и состав рабочей смеси окажется наилучшим для воспламенения от искры, появляющейся между электродами свечи зажигания.

На. холостом ходу для устойчивой работы двигателя горючая смесь должна быть обогащенной. Объясняется это тем, что в цилиндры поступает мало горючей смеси, а также наличием в них значительного количества остаточных отработавших газов. Поэтому рабочая смесь будет гореть медленно; для ускорения сгорания необходимо приготовлять обогащенную горючую смесь.

При эксплуатации автомобиля двигатель работает на разных режимах — в зависимости от дорожных условий. Например, если двигатель при частоте вращения коленчатого вала 3000 об/мин развивает в данных дорожных условиях 30 л. с., а максимальная мощность при такой частоте вращения 50 л. е., то нагрузка на двигатель будет составлять 60%. Нагрузка характеризуется величиной открытия дроссельных заслонок, чем больше открыты заслонки, тем больше нагрузка. При одном и том же положении дроссельных заслонок частота вращения коленчатого вала может уменьшаться (преодоление крутого подъема) или увеличиваться (движение под уклон).

При средней нагрузке, когда от двигателя не требуется полной мощности, горючая смесь должна быть обедненной, что обеспечивает экономичную работу двигателя. Некоторое снижение мощности при работе двигателя на этой смеси не имеет значения, поскольку нагрузка на двигатель не полная.

При полной нагрузке, когда двигатель должен развивать максимальный крутящий момент, горючая смесь должна быть обогащенной. Эта смесь обладает наибольшей скоростью сгорания (30— 35 м/с) и обеспечивает получение максимальной мощности. При этом из-за недостатка воздуха (по сравнению с теоретически необходимым) часть топлива, содержащегося в смеси, полностью не сгорает и, следовательно, не обеспечивается экономичная работа двигателя, т. е. расход топлива увеличивается.

Горючая смесь, поступающая в цилиндры, смешивается с отработавшими газами и образует рабочую смесь. При приготовлении горючей смеси необходимо соблюдать некоторую пропорцию между топливом и воздухом. Состав горючей смеси характеризуется определенным массовым (весовым) соотношением между топливом и воздухом.

Для полного сгорания 1 кг бензина теоретически необходимо 14,9 кг воздуха (обычно принимают 15 кг). Однако количество воздуха, действительно расходуемого на приготовление горючей смеси, может быть больше иди меньше теоретически необходимого. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха, обозначаемым буквой а и представляющим собой отношение действительного количества воздуха Lg, участвующего в процессе сгорания бензина, к теоретически необходимому количеству воздуха L0:

Если в сгорании 1 кг бензина действительно участвует 15 кг воздуха, т. е. столько, сколько теоретически необходимо, то а = = 1, и такая смесь называется нормальной.

Горючая смесь с коэффициентом а 1 называют бедной, так как в ней содержится воздуха больше теоретически необходимого количества.

Для более точного определения степени обогащения или обеднения горючей смеси различают такие смеси: богатая (а = 0,7 – 0,85), обогащенная (а — 0,85 ч- 0,95), обедненная (а = 1,05 е 1,1) и бедная (а = 1,1 ^ 1,2).

При слишком сильном обогащении или обеднении горючей смеси она теряет способность воспламеняться. В первом случае это происходит из-за недостатка кислорода воздуха, а во втором — из-за большого избытка воздуха и небольшого количества бензина (топлива). Существуют определенные пределы воспламеняемости горючей смеси: для богатой а = 0,5 и для бедной а = = 1,35.

При некотором обогащении смеси, т. е. при уменьшении содержания в ней воздуха по сравнению с нормальным, скорость сгорания смеси увеличивается. Наибольшая скорость сгорания смеси получается при а = = 0,85 – 0,88; при этом двигатель развивает наибольшую мощность.

При дальнейшем обогащении горючей смеси уменьшается скорость ее сгорания, снижается мощность двигателя и заметно увеличивается расход топлива, отнесенный к единице мощности (удельный расход).

При обеднении смеси, т. е. увеличении содержания в ней воздуха по сравнению с нормальным, несколько уменьшается мощность двигателя, но возрастает экономичность. Дальнейшее обеднение смеси вызывает значительное падение мощности двигателя, уменьшение часового и увеличение удельного расходов топлива. Наиболее экономичной смесью при работе двигателя на средних нагрузках является горючая смесь с коэффициентом избытка воздуха а = 1,1 – 1,15.

Двигатель не должен работать на переобогащенных или переобедненных горючих смесях, так как в обоих случаях наблюдается уменьшение мощности и увеличение удельного расхода топлива.

Рис. 1. Влияние состава горючей смеси на работу двигателя (положение дроссельной заслонки и число оборотов двигателя постоянны):
1 — изменение мощности N ; 2 — изменение удельного расхода топлива ge

Основными режимами при работе автомобильного двигателя являются: пуск двигателя; холостой ход и малые нагрузки; средние нагрузки; большие нагрузки; резкие переходы с малых нагрузок на большие.

При пуске двигателя нужна очень богатая смесь с а = 0,2 -h 0,6, так как число оборотов коленчатого вала мало, топливо плохо испаряется, а часть его конденсируется на холодных стенках цилиндра. Вследствие этого нужно подавать увеличенное количество топлива.

Работа двигателя на холостом ходу и при малой нагрузке возможна при а = 0,7 – 0,8. Горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, загрязняется остаточными газами, поэтому обогащение смеси улучшает ее воспламеняемость и способствует устойчивой работе двигателя.

Автомобильный двигатель большую часть времени работает на режиме средних нагрузок, т. е. с неполностью открытой дроссельной заслонкой, поэтому для этого режима наиболее целесообразно использование обедненной смеси с коэффициентом избытка воздуха а = 1,10 – 1,15, обеспечивающей наилучшую экономичность работы двигателя (экономичная,смесь). При этом двигатель несколько снижает мощность. В случае необходимости повышения мощности двигателя в пределах средних нагрузок надо несколько увеличить открытие дроссельной заслонки.

Двигатель работаете большой нагрузкой при разгоне автомобиля, движении с максимальной скоростью и преодолении крутых подъемов или тяжелых участков дороги. В этом случае для обеспечения наибольшей мощности двигателя карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь с коэффициентом избытка воздуха а = 0,8 н- 0,9, имеющую наивысшую скорость сгорания. Увеличение мощности двигателя происходит за счет некоторого снижения экономичности его работы. Значительного перерасхода топлива быть не может, так как двигатель с большой нагрузкой работает редко.

При резком открытии дроссельной заслонки возможно обеднение горючей смеси. Карбюратор должен иметь устройство, предотвращающее обеднение смеси.

Таким образом, в процессе работы двигателя карбюратор должен изменять состав горючей смеси в зависимости от режима работы двигателя.

Читайте также: