Смесеобразование в карбюраторном двигателе кратко

Обновлено: 02.07.2024

Главная Двигатели внутреннего сгорания Смесеобразования и воспламенения в двигателях Смесеобразование и воспламенение в карбюраторных двигателях

Важнейшей особенностью карбюраторных двигателей является приготовление горючей смеси. Это двигатели низкого сжатия с внеш­ним смесеобразованием с принудительным зажиганием горючей смеси. Они выполняются преимущественно четырехтактными.

Карбюраторные двигатели работают на легком жидком топливе. Процесс сгорания в этих двигателях обычно длится 1 / 300 — 1 / 400 сек. Для того чтобы в столь короткое время обеспечить полное сгорание, смесь должна быть соответ­ствующим образом приго­товлена. Процесс приго­товления горючей смеси называется карбюрацией, а прибор, в кото­ром осуществляется кар­бюрация, называется кар­ бюратором

Карбюратор должен выполнять следующие опе­рации:

а) приготовлять горю­чую смесь нужного каче­ства, т. е. при различных режимах работы смеши­вать нужное количество топлива с определенным количеством воздуха;

б) обеспечивать хороший распыл, с тем чтобы все топливо испарилось до начала сгорания;

в) осуществлять поступление в цилиндр однородной по составу смеси.

Рассмотрим способ образования горючей смеси в простейшем карбюраторе (фиг. 71). Топливо из бачка под напором поступает по каналу, перекрытому игольчатым клапаном 4, в поплавковую камеру 2. Поплавком 3 уровень топлива в поплавковой камере, а следовательно, и напор топлива поддерживается почти постоянным, с тем чтобы этот уровень был несколько ниже отверстия форсунки 7 ; таким образом, при неработающем двигателе утечка топлива не про­исходит. При всасывающем ходе поршня 10, т. е. при движении его вниз воздух через патрубок 8 проходит диффузор 6, в котором его скорость значительно повышается, а следовательно, давление понижается. Благодаря разрежению топливо из поплавковой камеры через калиброванное проходное отверстие 1 , называемое жикле­ ром , и форсунку 7 фонтанирует в диффузор, распадаясь при этом на мелкие капли, испаряющиеся в воздушном потоке. Количество смеси, всасываемой через впускной клапан 9, регулируется дроссель­ной заслонкой 5.

Воспламенение сжатой рабочей смеси производится электриче­ской искрой. Угол опережения зажигания обычно берется 25—30° до в. м. т. Сгорание смеси происходит с мгновенным повышением давления при почти неизменном объеме.

Горючая смесь топлива и воздуха, составленная так, что топливо в двигателе сгорает полностью, называется нормальной. При нормальной горючей смеси двигатель работает наиболее эконо­мично. Если количество воздуха, приходящееся на единицу веса топлива в смеси, будет больше нормальной, то такая смесь назы­вается бедно й. Сгорание бедной смеси происходит медленнее с догоранием в период расширения и выпуска, в связи с чем двигатель не развивает полной мощности. Если количество воздуха, приходя­щееся на единицу, веса топлива, меньше, чем у нормальной горючей смеси, то такая смесь называется богатой . При богатой смеси, вследствие недостатка воздуха, происходит неполное сгорание, что вызывает падение мощности двигателя при большом расходе топлива.

Рассмотренный выше карбюратор может обслуживать двигатель, работающий с постоянным числом оборотов. При увеличении числа оборотов двигателя в таком карбюраторе смесь обогащается. Поэтому для обслуживания двигателей, работающих при перемен­ном режиме, применяются карбюраторы, снабженные рядом доба­вочных приспособлений.

Смесеобразование в карбюраторных двигателях

Горючая смесь , характеризуемая соотношением масс топлива и воздуха, подготавливается в карбюраторе. Для полного сгорания 1 кг бензина теоретически необходимо 14,9. 15 кг воздуха. При таком соотношении горючую смесь называют нормальной или стехиометрической. Ее коэффициент избытка воздуха α=1. Горючую смесь, у которой α = 0,70. 0,85, условно называют богатой. При α = 0,85. 0,95 смесь считают обогащенной, при α = 1,05. ..1,15 — обедненной, а если = 1,15. 1,20 — бедной. Процесс приготовления горючей. смеси вне цилиндров двигателя методом пульверизации называют карбюрацией, а прибор, в котором этот процесс осуществляется,— карбюратором. Простейший карбюратор ( рис. 53, а ) состоит из поплавковой камеры 2 с поплавком 1, запорной иглы 4, жиклера 12 с распылителем 9, диффузора 8, воздушной 7 и дроссельной 10 заслонок, смесительной камеры 11.

Рис. 53 . Схема впускной системы с простейшим карбюратором (а) и характеристики карбюраторов (б):
1 — поплавок; 2 — поплавковая камера; 3 — топливопровод; 4 — запорная игла; 5— отверстие в поплавковой камере; в — воздухоочиститель; 7 — воздушная заслонка; 8 — диффузор; 9 — распылитель; 10 — дроссельная заслонка; 11 — смесительная камера; 12 — жиклер; I — характеристик карбюратора, необходимая для различных режимов работы двигателя: II — характеристика простейшего карбюратора.

Поплавковая камера , поплавок и запорная игла необходимы для поддержания постоянного уровня топлива в поплавковой камере и распылителе. Через отверстие 5 поплавковая камера сообщается с окружающей средой. Жиклер 12 представляет собой калиброванное отверстие в пробке, трубке или канале. В карбюраторах он предназначен для дозирования топлива, воздуха или эмульсии (топлива, насыщенного пузырьками воздуха). Диффузор 8 — это участок патрубка карбюратора с постепенно уменьшающимся, а затем увеличивающимся диаметром. Сужение и особенно расширение сечений диффузора по длине выполнены плавными. Распылитель 9 — трубка для распыливания топлива, сообщающая поплавковую камеру с диффузором.

Воздушная заслонка 7 — овальная или круглая металлическая пластинка, закрепленная на оси. Открывая и закрывая ее, можно уменьшить или увеличить площадь проходного сечения впускного трубопровода, а следовательно, изменить количество воздуха, поступающего в диффузор 8, т. е. качество горючей смеси. Дроссельная заслонка 10 имеет такую же форму, как и воздушная, но предназначена для изменения количества, а в отдельных случаях и качества горючей смеси, поступающей в цилиндр двигателя.
Смесительной камерой 11 называют участок трубы карбюратора от самой узкой части (горловины) диффузора 8 до оси дроссельной заслонки 10. Топливо из бака по топливопроводу 3 поступает в поплавковую камеру 2, заполняя ее. Когда топливо в поплавковой камере достигнет определенного уровня, поплавок 1 прижмет запорную иглу 4 к ее седлу и поступление топлива прекратится. При понижении уровня поплавок опустится и игла вновь откроет доступ топливу в поплавковую камеру.

Из поплавковой камеры топливо через жиклер 12 поступает в распылитель 9, выходное отверстие которого находится в горловине диффузора 8. Чтобы топливо не вытекало из распылителя при неработающем двигателе, выходное отверстие распылителя расположено на 1. 2 м выше уровня топлива в поплавковой камере. Во время такта впуска при крытых воздушной 7 и дроссельно 10 заслонках разрежение из цилинд ра передается в смесительную камеру 11 и вызывает движение воздуха в направлении, указанном стрелками. Разрежение в смесительной камере можно регулировать дроссельной 10 и воздушной 7 заслонками. Воздух, всасываемый в цилиндр двигателя, последовательно проходит через воздухоочиститель 6, патрубок и диффузор 8. Так как проходное поперечное сечение в горловине диффузора уменьшается, скорость воздуха в ней возрастает и разрежение увеличивается. Вследствие разницы между атмосферным давлением в поплавковой камере и разрежением в диффузоре топливо фонтанирует из распылителя. Струи воздуха движутся через диффузор со скоростью, примерно в 25 раз большей скорости топлива из распылителя. Поэтому топливо распиливается на мелкие капли и, смешиваясь с воздухом, образует горючую смесь, которая поступает в цилиндр двигателя. Чтобы увеличить скорость воздуха в зоне устья у распылителя 9, во многих карбюраторах устанавливают два диффузора: большой и малый. Причем выходное отверстие малого диффузора размещают в горловине большого. В результате распыливания поверхность соприкосновения капель топлива с воздухом увеличивается, топливо интенсивно испаряется.

Приготовленная карбюратором горючая смесь неоднородна, она состоит из смеси паров топлива с воздухом и неиспарившихся капелек топлива. Для обеспечения более полного испарения топлива впускной трубопровод обычно подогревают отработавшими газами или охлаждающей жидкостью. Загрязнение воздухоочистителя 6 сопровождается увеличением разрешения в диффузоре, а следовательно и расхода топлива через жиклер. Для устранения этого недостатка поплавковую камеру многих карбюраторов сообщают не с окружающей средой, а с входным патрубком карбюратора. Такую поплавковую камеру называют балансированной (уравновешенной). По направлению потока воздуха, а затем горючей смеси различают карбюраторы с падающим потоком ( см. рис. 53, а ), в которых смесь движется сверху вниз (падает), и с горизонтальным потоком.
В зависимости от числа смесительных камер (главных воздушных трактов) карбюраторы делят на одно- ( см. рис. 53, а и 57 ) и многокамерные. Различают многокамерные карбюраторы с параллельным (одновременным) и последовательным (разновременным) открытием дроссельных заслонок.

Карбюраторный двигатель работает на следующих основных режимах: пуск; холостой ход и малые нагрузки; средние нагрузки; полная нагрузка. Для получения наиболее эффективной работы двигателя в каждом режиме очень важно, чтобы горючая смесь к моменту ее воспламенения электрической искрой была по составу наивыгоднейшей. Горючая смесь должна быть однородной, а топливо в ней должно находиться в парообразном состоянии. График изменения состава горючей смеси, подаваемой в цилиндр двигателя в зависимости от степени (%) его загрузки (по эффективной мощности Ne), называют характеристикой карбюратора. Чтобы обеспечить наиболее эффективную работу двигателя, карбюратор должен иметь характеристику, представленную кривой на рисунке 53, б. Кривой II изображена характеристика простейшего карбюратора. При пуске холодного двигателя смесеобразование затруднено вследствие недостаточного разрежения в диффузоре, незначительной скорости воздуха и низкой температуры деталей двигателя. Поэтому в цилиндры должна подаваться очень богатая горючая смесь (α = 0,1 . 0,2), чтобы для воспламенения в ней было достаточное количество легких, быстро испаряющихся фракций топлива.

При работе на холостом ходу и с малыми нагрузками дроссельная заслонка прикрыта, так как в двигатель нужно подавать небольшое количество горючей смеси. Разрежение и скорость воздушного потока в диффузоре незначительны. Условия для распыливания и испарения неблагоприятны. Поэтому карбюратор должен приготовлять богатую смесь — α = 0,6. 0,8 (кривая I, участок а — б). По мере увеличения нагрузки (участок б — в) дроссельную заслонку открывают. Скорость воздуха и разрежение увеличиваются, температура впускного трубопровода повышается. Следовательно, улучшается смесеобразование. Поэтому горючая смесь должна постепенно обедняться, а коэффициент избытка воздуха увеличиваться до α = 1,05. 1,10. При средних нагрузках (участок в — г) — приблизительно 40. 90 % Ne — в цилиндры двигателя нужно подавать разные количества горючей смеси, но состав ее должен быть постоянным и слегка обедненным (α = 1,10. 1,15) для получения наиболее экономичной работы. При полных нагрузках (дроссельная заслонка полностью открыта, участок г — д) для получения от двигателя максимальной мощности горючая смесь должна быть обогащенной (α = 0,85. 0,90).

2. Смесеобразование и состав горючей смеси

Процесс смесеобразования в карбюраторном двигателе заключается в смешивании паров бензина с воздухом при определенном соотношении их масс. Приготовление горючей смеси начинается в карбюраторе, продолжается во впускном трубопроводе и заканчивается в цилиндре. В зависимости от соотношения масс топлива и воздуха различают нормальную, обогащенную, богатую, обедненную и бедную смеси. Соотношение между количеством топлива и воздуха определяют коэффициентом избытка воздуха – α, равным отношению действительного количества воздуха L д, находящегося в смеси, к количеству воздуха Lo теоретически необходимому для сжигания данного количества топлива, α = L д/ Lo . Если количество воздуха в горючей смеси равно теоретически необходимому для полного сгорания топлива, α = 1 и смесь называется нормальной. Для полного сгорания 1 кг бензина требуется примерно 14.9 кг воздуха. Такая смесь обеспечивает устойчивую работу двигателя со средними показателями мощности и экономичности.

В обогащенной смеси содержание воздуха на (15…20)% меньше, чем в нормальной, . Обогащенная смесь сгорает быстрее нормальной и двигатель развивает наибольшую мощность при несколько увеличенном расходе топлива.

В обедненной смеси содержание воздуха на (10…15)% больше, чем в нормальной, . Обедненная смесь имеет несколько меньшую скорость сгорания, чем обогащенная смесь, но двигатель работает экономично, хотя и развивает несколько меньшую мощность.

В бедной смеси содержание воздухана (15…30)% больше, чем в нормальной, . Бедная смесь горит медленно, процесс сгорания может продолжаться весь такт расширения и часть такта выпуска. При использовании бедной смеси двигатель работает неустойчиво, его мощность уменьшается, а расход топлива сильно возрастает.

Состав смеси непрерывно меняется и автоматически поддерживается в зависимости от условий работы двигателя с помощью карбюратора.

Наибольшую мощность двигатель развивает при , а наиболее экономичный режим работы двигателя обеспечивается при .

В цилиндре двигателя после такта выпуска остается значительное количество отработавших газов: (7…12)% в режиме максимальной мощности и (35…40)% на холостых оборотах.


В двигателях внутреннего сгорания используются различные: газообразные, жидкие и даже твердые топлива, хотя практическое значение имеют только некоторые из них. Непосредственное сжига­ние, например, пылевидного твердого топлива в цилиндрах двига­теля технически вполне осуществимо, и такие попытки имели место. Однако золообразование в цилиндрах, чрезмерно высокий износ двигателя и другие связанные с этим трудности до сих пор не преодо­лены. Поэтому твердые топлива предварительно газифицируются в специальных установках — газогенераторах или же используют­ся как сырье для получения жидких топлив, например бензола. Таким образом, для приготовления рабочей смеси в двигателях внутреннего сгорания используются, как правило, жидкие или газообразные топлива.

Смесеобразование в поршневых двигателях во многом зависит от вида применяемого топлива.

Газообразное топливо смешивается с воздухом на входе в дви­гатель в специальном смесителе, поэтому в его цилиндры поступает уже готовая горючая смесь.

Топливовоздушную смесь из жидкого топлива и воздуха готовят Двумя способами:

1) чистый воздух и жидкое топливо подаются в цилиндры дви­гателя раздельно и перемешиваются непосредственно в цилиндрах, образуя с остаточными газами рабочую смесь;

2) жидкое топливо перемешивается с воздухом перед поступле­нием в цилиндры, куда поступает готовая горючая смесь.

Следовательно, возможны два способа приготовления топливо-воздушной смеси: вне цилиндров и непосредственно в цилиндрах. В зависимости от этого двигатели внутреннего сгорания принято разделять на двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием.

В двигателях с внешним смесеобразованием и зажиганием рабо­чей смеси от электрической искры, работающих на жидком топливе, горючая смесь чаще всего подготавливается в карбюраторах. Такие двигатели принято называть карбюраторными. Внутреннее смесеоб­разование преимущественно используется в двигателях с воспламе­нением рабочей смеси от тепла, накапливаемого в процессе сжатия. Такие двигатели называются двигателями с воспламенением от сжа­тия, или дизелями (по имени изобретателя Рудольфа Дизеля).

В практике применяются и другие сочетания методов приготов­ления и воспламенения рабочей смеси в поршневых двигателях, но они не изменяют основу рассмотренных методов смесеобразования.

Моторные топлива независимо от того, из какого исходного сырья и каким методом они получены, должны обладать определен­ными физико-химическими свойствами, обеспечивающими надеж­ную работу двигателей, хорошую их топливную экономичность и возможно меньшие износы деталей. Экономичность двигателей, а следовательно, и общий расход горючего в известной мере зависят от теплоты сгорания топлива. Особенно большое значение это имеет для транспортных двигателей, так как радиус действия тран­спортных средств зависит от запаса топлива, а емкости их баков ограничены.

Газообразные и жидкие топлива нефтяного происхождения представляют собой смеси различных углеводородов широкого фракционного состава. В практике используются топлива с фрак­ционным составом от легких газообразных до тяжелых, трудно испаряемых.

Физико-химические свойства моторных топлив, как правило, регламентируются государственными стандартами, которые обяза­тельно учитываются при проектировании новых двигателей.

Твердые топлива — антрацит, различные угли, древесина, торф, горючие сланцы и другие — используются для получения таких газообразных топлив, как светильный, коксовый, доменный и газо­генераторный газы, а также жидких топлив в виде сланцевых, угольных и других бензинов и бензолов, пригодных для сжигания в дви­гателях внутреннего сгорания.

Жидкие моторные топлива по роду исходного сырья подразде­ляются на две группы: нефтяные и ненефтяные, получаемые, напри­мер, при соответствующей переработке твердого топлива. В двига­телях внутреннего сгорания в основном применяются жидкие топлива, получаемые в больших количествах путем переработки нефти. Это бензин, керосин, газойлевые и соляровые фракции и даже мазут, который используется иногда в качестве тяжелого нефтя­ного топлива.

Бензин представляет собой наиболее летучую жидкую часть нефти, состоящую в основном из группы индивидуальных углево­дородных соединений от пентана С5Н12 до октана C8H18. Темпера­тура кипения бензиновых компонентов нефти не превышает 185-205°С.

Керосин состоит из более тяжелых углеводородов, выкипающих при температуре 290-300°С. Еще более тяжелыми фракциями являются газойль и соляровое масло. Температура выкипания угле­водородов газойлевой фракции достигает 380°С, а солярового мас­ла — 500°С.

Для карбюраторных двигателей основным топливом служит бензин, а в двигателях с воспламенением от сжатия используется дизельное топливо, основанное на смеси фракций нефти, темпера­тура кипения которых не выходит за пределы 350°С. В крупных стационарных дизелях находят применение тяжелые моторные топлива, состоящие из смеси солярового масла и мазута. Газотур­бинные двигатели работают на керосине.

Нефтяное топливо в основном состоит из химических элементов: углерода С и водорода Н. Содержание углерода колеблется в пре­делах 85 ÷ 87%, а водорода — 13 ÷ 15%. В небольших количествах они содержат кислород О, азот N, серу S и следы воды. Эти эле­менты входят в нефтепродукты в виде химических соединений, главными из которых являются углеводороды, составляющие сле­дующие группы (ряды): алканы, цикланы и ароматические угле­водороды бензольного ряда.

Перечисленные группы углеводородных соединений различаются структурой молекул. Молекулы алканов, например, имеют цепное строение (незамкнутые цепи), в молекулы цикланов входят замкну­тые кольца (циклы) атомов углерода с простой валентной связью, а молекулы ароматического ряда характеризуются наличием шести -членного циклического ядра с более сложной валентной связью между атомами углерода.

Групповой состав углеводородных соединений оказывает боль­шое влияние на физико-химические свойства топлив, предопределяя возможности их использования в определенных типах двигателей.

Для топлив карбюраторных двигателей важнейшим качеством является, например, детонационная стойкость. Если детонационная стойкость топлива не соответствует выбранной (завышенной) сте­пени сжатия, то нормальное протекание процесса сгорания нару­шается. Сгорание приобретает взрывной характер, порождающий ударную волну давления, которая распространяется в цилиндре со сверхзвуковой скоростью. Удары детонационной волны о стенки цилиндра и поршень при многократном отражении вызывают вибра­цию стенок, воспринимаемую как характерный резкий детонацион­ный стук. Работа двигателя с детонационным сгоранием недопустима, так как ухудшает его показатели и приводит к разрушению неко­торых ответственных деталей кривошипно-шатунного механизма.

Детонационная стойкость топлив зависит от группового состава углеводородных соединений. Чем больше в топливе ароматических соединений, тем выше его детонационная стойкость.

Антидетонационные свойства топлив оцениваются октановым числом путем сравнения топлив с эталонами. В качестве эталонов приняты изооктан (и—C8H18), обладающий хорошими антидето­национными свойствами, и нормальный гептан (н — С7Н16) с низ­кими антидетонационными свойствами. Октановое число топлива принимается численно равным процентному содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая оказывается равно­ценной данному топливу по детонационной стойкости при испыта­ниях в стандартных условиях. Октановые числа (о. ч.) современ­ных бензинов находятся в пределах 70 ÷ 100 единиц.

Для топлив, применяемых в дизелях, важнейшим качеством является самовоспламеняемость, определяющая степень жесткости работы двигателя, о которой можно судить, например, по резкости характерного стука, возникающего при работе дизеля. Самовоспла­меняемость дизельных топлив оценивается цетановым числом, которое определяют путем сравнения работы стандартного двига­теля на испытуемом топливе и па смеси эталонных топлив. В каче­стве эталонов используются цетан (С16Н34) из группы алканов с хорошей воспламеняемостью и альфа-метилнафталин (С10Н7СН3), являющийся ароматическим углеводородом, стойким против само­воспламенения. Цетановое число топлива принимается численно равным процентному содержанию цетана в такой смеси с альфа-метил нафталином, которая по самовоспламеняемости оказывается равноценной испытуемому топливу.

Чем выше содержание алканов в дизельном топливе, тем выше его склонность к самовоспламенению и тем мягче, без сильных сту­ков работают дизели. Цетановое число (ц. ч.) дизельных топлив составляет примерно 45—50 единиц.

Газообразные моторные топлива широко используются для пита­ния как транспортных, так и стационарных силовых установок.

Топлива, предназначенные для транспортных газовых двигателей, должны обладать высокой теплотой сгорания, так как иначе трудно обеспечить достаточный запас топлива при ограниченных габаритах и весе транспортных средств и их силовых устройств. Для стацио­нарных силовых установок это требование не является существен­ным, поскольку они могут питаться непосредственно от источников получения газа.

В качестве газообразного топлива в двигателях внутреннего сгорания используют природные, промышленные и газогенератор­ные газы. Природные газы получают из скважин подземных газовых месторождений и на промыслах добычи нефти (промысловые или нефтяные газы); промышленные газы представляют собой продукты переработки нефти, твердых горючих ископаемых (например, при выжиге кокса в доменном производстве, в ряде химических произ­водств и т. д.); газогенераторные газы получают путем газификации различных твердых топлив в газогенераторных установках.

Природные и промышленные газы в зависимости от их агрегатно­го состояния при использовании в качестве топлива подразделяют на два класса или группы: сжимаемые (или сжатые) и сжижаемые (или сжиженные). Эти названия групп носят условный характер, так как при глубоком охлаждении сжиженными могут быть и газы первого класса, имеющие низкую критическую температуру.

К сжимаемым относятся следующие газы: метан СН4, водород Н2, окись углерода СО и их смеси. Эти газы при нормальной тем­пературе остаются в газообразном состоянии при сжатии их до лю­бого высокого давления. Они хранятся в специальных баллонах под давлением в 200 кГ/см2 (≈ 20 Мн/м2). По теплоте сгорания их подразделяют на высококалорийные, среднекалорийные и низко­калорийные.

Высококалорийные газы состоят в основном из метана и имеют низшую теплоту сгорания 5500 ÷ 9000 ккал/м3 (≈ 22—36 Мдж/м3). В эту группу входят газы природные, нефтяные (промысловые) и ка­нализационные, получающиеся при переработке сточных вод город­ских канализационных систем. Сюда же относится метановая фрак­ция коксового газа.

Среднекалорийные газы содержат много водорода и окиси угле­рода; низшая теплота сгорания их составляет 3500 ÷ 5500 ккал/м3 (≈ 14,2—22 Мдж/м3). В основном это коксовый газ, получаемый в больших количествах при выжиге кокса.

Низкокалорийные газы характеризуются небольшим содержа­нием горючих компонентов, состоящих в основном из окиси угле­рода— 20 ÷ 30%. На инертные компоненты (балластную часть) этих газов приходится до 65%, поэтому низшая теплота сгорания их находится в пределах 1000 ÷ 3500 ккал/м3 (≈ 4—14,2 Мдж/м3). В эту группу входят доменный и различные силовые (генераторные) газы. Используются они без предварительного сжатия в основном в стационарных силовых установках.

К сжижаемым газам относятся: этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Ню. этилен С2Н4, пропилен С3НС, бутилен С4Н8 и другие компо­ненты нефтяных (промысловых) и промышленных газов. Низшая теплота сгорания этих газов находится в пределах 14000 ÷ 26000 ккал/м3 (56—104 Мдж/м3) — сжижаются они при обычных температурах и относительно невысоких давлениях. Это выгодно отличает их даже от высококалорийных сжимаемых газов, так как позволяет обходиться более тонкостенными баллонами, рассчитан­ными на рабочее давление, не превышающее 16 ÷ 20 кГ/см2 (≈ 1,6—2,0 Мдж/м2).

В качестве топлива для транспортных двигателей применяются в основном пропано-бутановые смеси.

Газообразные топлива по сравнению с бензином обладают более высокими октановыми числами, составляющими 90 ÷ 120 единиц, что позволяет повышать степень сжатия в двигателях без опасения вызвать детонационное сгорание. При работе на газообразном топ­ливе в поршневых двигателях заметно уменьшается также износ стенок цилиндров, меньше накапливается отложений, улучшается смесеобразование, вследствие чего облегчается пуск и обеспечивается более полное сгорание топлива в цилиндрах. Поэтому газообраз­ное топливо целесообразно использовать в автомобильных двига­телях.

В поршневых двигателях с внешним смесеобразованием можно использовать только некоторые из перечисленных видов моторных топлив — газообразные и жидкие, обладающие сравнительно хоро­шей испаряемостью, например бензин. При использовании топлив с недостаточной испаряемостью нельзя получить на входе в цилинд­ры горючую смесь с нужным паросодержанием, что нарушает смесеобразование и расстраивает нормальное протекание рабочего цикла в двигателе. С точки зрения ассортимента потребляемых топлив более предпочтителен поэтому способ внутреннего смесеобразо­вания. Двигатели с внутренним смесеобразованием при соответст­вующей организации процессов могут практически работать на лю­бых жидких моторных топливах, начиная от легких, высокооктано­вых бензинов до тяжелых погонов нефти. Такие многотопливные двигатели получают все большее распространение.


Смесеобразование в карбюраторных двигателях

В современных карбюраторных двигателях, работающих с частотой вращения коленчатого вала 3000—4000 об/мин, процесс сгорания рабочей смеси в цилиндре происходит за тысячные доли секунды. Чтобы топливо, находящееся в смеси, успело за это время полностью сгореть, необходимо его предварительно распылить, испарить и в виде смеси паров с водухом ввести в цилиндр.

Процесс приготовления горючей смеси из топлива и воздуха называется смесеобразованием (карбюрацией) и происходит в специальном приборе — карбюраторе. От качества приготовления горючей смеси во многом зависит развиваемая двигателем мощность и его экономичность. Горючая смесь должна быть однородной по составу, не иметь отдельных капель бензина; соотношение между бензином и воздухом должно обеспечивать хорошую воспламеняемость смеси.

Однако приготовляемая в карбюраторе горючая смесь не всегда имеет такое соотношение между топливом и воздухом. Отношение действительного количества I воздуха в смеси к теоретически необходимому 10 называется коэффициентом избытка воздуха. При а=1 смесь называется нормальной; при а 1 бедной или обедненной. Исходя из условий воспламеняемости смеси величина а находится в пределах 0,4—1,4 и зависит от режима работы двигателя.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:

В процессе эксплуатации двигателя различают четыре основных режима работы:
1) пуск двигателя;
2) работа на малых оборотах холостого хода;
3) работа при малой, средней и полной нагрузках;
4) переход от малой и средней нагрузки к полной. Каждому режиму работы соответствует определенный состав горючей смеси. Так, при пуске двигателя в цилиндры должна поступать очень богатая смесь с а=0,4ч-0,6, чтобы при плохом испарении топлива в холодном двигателе получилась концентрация паров, необходимая для устойчивой работы двигателя.

При работе двигателя на холостом ходу или при малой нагрузке также необходима обогащенная смесь с а = 0,7-0,8. Это связано с тем, что для поддержания такого режима работы двигателя требуется небольшое количество горючей смеси, которая, поступая в цилиндр, в значительной степени загрязняется остаточными газами. При этом условия воспламенения рабочей смеси ухудшаются, и для обеспечения достаточной мощности и устойчивой работы двигателя смесь следует обогатить.

Работа при средней нагрузке (25—75% полной мощности) — наиболее распространенный режим двигателя. От полноты использования топлива на этом режиме зависит общая экономичность двигателя.

Во время работы двигателя на полной нагрузке от него необходимо получить наибольшую мощность. При этом в цилиндры поступает обогащенная смесь, дающая наибольшую скорость сгорания, а следовательно, и максимальную мощность. Обогащенная смесь необходима также и при резком переходе от малой нагрузки к средней или полной (разгон автомобиля), чтобы двигатель быстрее увеличил частоту вращения и развил необходимую мощность.

Таким образом, на большинстве режимов двигателя в цилиндры подается обогащенная смесь, при которой работа двигателя неэкономична. Однако эти режимы, как правило, кратковременны, а в некоторых случаях возможность работы двигателя короткое время с повышенной мощностью окупает потерю экономичности двигателя на этом режиме.

Читайте также: