?> Процесс сжигания топлива в автомобиле - avtojur.ru все про автомобиль


Процесс сжигания топлива в автомобиле

Секреты карбюратора. часть 4

 

Чтобы двигатель и в таких условиях мог работать нормально, в конструкцию карбюратора ввели систему холостого хода. Она состоит из жиклера, воздушного канала с регулировочным винтом «качества» смеси, каналов - распылителей и регулировочного винта «количества» смеси, расположенного обычно наклонно сбоку.

 

Секреты карбюратора. часть 3

Теперь посмотрим, что будет, если, скажем, мотоспортсмен на крутом спуске попытается развить еще большую скорость и оставит дроссельный золотник полностью поднятым. С увеличением скорости возрастут обороты двигателя, а при этом, как следует из соответствующих формул (щадя читателя, мы их здесь не приводим), топливо начинает поступать быстрее воздуха.

 

Секреты карбюратора. часть 2

Наполнение цилиндров двигателя горючей смесью (и, следовательно, его мощность) регулируется перемещением дроссельного золотника. Если регулировка правильна, максимальная мощность должна получаться при полностью поднятом золотнике, холостой ход —при опущенном.

 

Секреты карбюратора

Секреты карбюратораПрежде всего познакомимся с коэффициентом избытка воздуха а («альфа»). Это отношение количества воздуха, действительно поступившего в цилиндр, к теоретически необходимому для полного сгорания топлива.

 

карбюратор

«АЛЬФА» И МОЩНОСТЬ КАРБЮРАТОРА

Большинство мотоциклистов знают, что для сгорания бензина в цилиндре двигателя нужно какое - то количество воздуха. И что смесь этого воздуха с бензином образуется в карбюраторе и бывает «нормальной», «богатой», «бедной».

 

Двигатель внутреннего сгорания

Двигатель внутреннего сгорания

(ДВС), тепловой двигатель, в котором часть химической энергии топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую энергию. По роду топлива различают жидкостные и газовые ДВС; по рабочему циклу – непрерывного действия, двух – и четырёхтактные; по способу приготовления горючей смеси – с внешним (напр., карбюраторные) и внутренним (напр., дизели) смесеобразованием; по виду преобразователя энергии – поршневые, турбинные, реактивные и комбинированные. Коэффициент полезного действия 0.4–0.5.
 

Экономия топлива на двигателях внутриного сгорания

Экономия топлива на двигателях внутриного сгорания

Углеводороды имеют структуру "подобную закрытой клетке". Именно поэтому окисление внутренних атомов углерода недоступно для процесса сгорания. Кроме того, любое топливо, вне зависимости от того, где оно хранится, постоянно подвергается изменению вследствие воздействия температуры и влажности. Такое воздействие заставляет топливо расширяться и сжиматься. В конечном итоге, молекулы углеводорода начинают притягиваться друг к другу и, таким образом, формируют молекулярные группы - "сгустки молекул".

 

Двигатели внутреннего сгорания

Двигатели внутреннего сгорания

При анализе процесса сгорания в карбюраторном двигателе на индикаторной диаграмме  можно выделить три фазы.

Первая фаза θI – начальная фаза сгорания, или фаза формирования фронта пламени. Начальным моментом фазы считается момент возникновения электрической искры (точка m), а конечным – резкое повышение давления в цилиндре в результате выделения теплоты. На продолжительность фазы θI по углу поворота коленчатого вала влияет состав смеси, степень сжатия, частота вращения, нагрузка двигателя, характеристики искрового разряда.

 

Общее знакомство с процессом горения твердого топлива

Общее знакомство с процессом горения твердого топлива

Всем нам известно, что горение - химический процесс соединения кислорода с горючими элементами топлива. Для возгорания необходимо подогреть топливо до температуры воспламенения, в дальнейшем процесс горения протекает с выделением тепла при условии подачи необходимого количества воздуха.

 

Детонация как процес горения

Детонация, как процесс сгорания

При слишком раннем угле опережения зажигания давление в цилиндрах резко возрастает еще до ВМТ, а следовательно, возрастают непроизводительные потери. Кроме того вследствие, увеличения давления сгорания, происходит перегрев деталей двигателя, прогар выпускных клапанов и могут возникнуть аномальные процессы сгорания. Одно из них — детонационное сгорание (детонация): это почти мгновенное сгорание наиболее удаленной от свечи зажигания части заряда, вызывающее распространение по камере сгорания ударных волн со скоростью до 1200 м/с. Детонация возникает при малых и средних значениях n и высокой нагрузке, например во время разгона автомобиля. 

 

Процесс сгорания топлива в дизелях

Процесс сгорания топлива в дизелях

Под сгоранием понимают быстро протекающую химическую реакцию окисления топлива, сопровождающуюся выделением тепла и появлением пламени. При сгорании химическая энергия топлива превращается в тепловую энергию продуктов сгорания, которая используется в двигателях. Воспламенение рабочей смеси в цилиндре дизеля в отличие от карбюраторного двигателя происходит без участия внешнего источника пламени (искры).

 

Рабочий процесс в камерах сгорания

Рабочий процесс в камерах сгорания

Рабочий процесс в камерах сгорания

Для рабочего процесса в камерах сгорания в автомобилях определяющими являются условия возникновения, устойчивого существования (стабилизации) фронта пламени и эффективного выгорания топлива в потоке относительно холодного воздуха, движущегося со скоростью 100—150 м/с и более. Исследования процессов горения в камерах сгорания ГТД опираются на фундаментальные положения теории горения.

 

Эффективное горение смеси

Устойчивое эффективное горение смеси  в двигателе автомобиле возможно в том случае, если концентрация ее будет близка к концентрации стехиометрического состава. Поверхность пламени поэтому можно определять совокупностью тех точек пространства, где это условие выполняется. Круглые горелки имеют пламя конусообразной формы. Стационарное течение процесса предполагает непрерывный приток кислорода и газа к фронту пламени, воспламенение смеси

 

Увеличение скорости газа

Увеличение скорости газа

Согласно экспериментальным данным при увеличении скорости (расхода) газа, вытекающего из горелки, конец ламинарного распространения фронта пламени наступает в зоне наибольшей высоты пламени. До этого момента высота факела в авто (поверхность фронта пламени) возрастала пропорционально увеличивающемуся расходу газа. Для этой зоны справедливо положение о том. что при ламинарном горении на равных площадках поверхности пламени сгорают равные количества смеси. При дальнейшем

 

Скорость потока

Слабое влияние скорости потока па высоту к диффузионного турбулентного пламени является характерной особенностью этого режима горения. На высоту пламени при этом режиме существенно влияет вид топлива, причем чем больше воздуха требуется для полного сгорания топлива, тем выше будет пламя. При сжигании газа

 

Стабилизация поверхности фронта

Стабилизация поверхности фронта

Схема механизма стабилизации поверхности фронта пламени при горении однородных стехиометрических горючих смесей, вытекающих из горелки в неподвижный воздух. Внутри трубы скорость смеси уменьшается от оси. В сечениях за горелкой у стехиометрической или обедненной смеси величина и будет уменьшаться и к периферии пограничного слоя вследствие перемешивания с холодным воздухом. В обогащенной смеси по мере ее смешения с воздухом на ширине пограничного слоя до стехиометрических концентраций

 

Движение горючей смеси

В движущейся горючей смеси сферы пламени сносятся потоком вверх и они могут сомкнуться на оси в точке.  В авто при равномерном поле скорости до по сечению горелки — фронт пламени будет представлять собой правильный конус. В действительности поле скорости до неравномерное и величина и, больше у вершины конуса (в результате интенсивного прогрева) и меньше у основания (за счет влияния холодной стенки), поэтому конус пламени будет закруглен. Рассмотренный механизм стабилизации поверхности

 

Задние кромки плохо обтекаемых тел

Задние кромки плохо обтекаемых тел

На задних кромках плохо обтекаемых тел появляется срыв потока, а за ними — область пониженного статического давления в приосевой части объема, куда из периферийных участков зоны горения устремляются продукты сгорания, которые у выходных кромок плохообтекаемого тела струями, обтекающими его. Продукты сгорания перемешиваются

 

Стабилизация фронта

Аналогичный эффект стабилизации фронта пламени, начиная отточек, можно получить, закручивая поток на входе в зону горения (жаровую трубу) камеры сгорания. За лопатками в расширяющемся канале закрученный поток устремляется к периферии, образуя вблизи оси из-за пониженного здесь давления ЗОТ. В камерах сгорания ГТД в зону горения вводятся обычно раздельно потоки воздуха и топлива, что значительно усложняет весь процесс. Однако если перед лопаточным или сразу

 

Экспериментальные исследования

Экспериментальные исследования

Важные результаты получены при анализе экспериментальных исследований стабилизации пламени в условиях, близких к рабочим в камерах сгорания ГТД. Рассмотрим схему течения за образным (уголковым) стабилизатором в ядре свободной турбулентной струи, вытекающей из сопла. Линия ограничивает зону циркуляции, вне которой течет основной прямой поток со скоростью. Границы линии тока ограничивают струйки равных

 

Продукты сгорания

Как уже отмечалось, при горении ЗОТ в основном заполнена продуктами сгорания, поступающими из иге в прямой поток зоны циркуляции, а затем вследствие интенсивного турбулентного обмена — в основной прямой поток. Это приводит к заметному подогреву основного потока на границе с зоной рециркуляции. В свою очередь, из прямого основного потока в процессе турбулентного перемешивания в прямое течение зоны циркуляции около стабилизатора

 

Улучшение стабилизации

Улучшение стабилизации

Причиной улучшения стабилизации  в авто является определенный рост размеров ЗОТ при увеличении размеров стабилизаторов, в результате возрастает скорость обратных течений и увеличивается количество теплоты, которое передается горючей смеси. По данным исследований, коэффициент а избытка воздуха и характеристики турбулентности существенного влияния па размеры ЗОТ не оказывают. Интенсивность

 

Снижение потерь давления

Для снижения потерь давления и ускорения раскрытие фронта распространения пламени в поперечном направлении целесообразно использовать не один стабилизатор больших размеров, а несколько рассредоточенных по длине камеры (эшелонированных) стабилизаторов. Такая расстановка стабилизаторов позволяет факелу более полно занять поперечное сечение канала при меньшей

 

Дальнейшее увеличение скорости

Дальнейшее увеличение скорости

При дальнейшем увеличении скорости  в автомобиле пережим смыкается. Это еще не полный срыв пламени, горение продолжается в очень ограниченной области непосредственно в зоне за стабилизатором, однако поток смеси в целом уже не зажигается и не выгорает. Объяснить это можно в основном сокращением времени контакта горючей смеси с газами зоны обратных токов. Интенсификация течения, в том числе в ЗОТ, приводит

 

Стабилизация пламени

Следовательно, должно выполняться условие, чтобы получить падежную стабилизацию пламени. Из результатов экспериментальных исследований следует, что размеры зоны обратных токов за стабилизатором пропорциональны определяющему размеру. Смесь в таком объеме будет миновать эту зону в различные отрезки времени в зависимости от скорости потока. Отождествляя время горения со временем течения химической реакции при нормальном распространении

 

Тепловая сторона

Тепловая сторона

Некоторые исследователи про авто, основываясь на тепловой стороне явления, развивают следующие теоретические положения. Так, например, количество теплоты, необходимое для воспламенения потока горючей смеси, проходящей вдоль зоны обратных токов, пропорционально скорости потока, разности между температурой воспламенения и исходной температурой холодной смеси, толщине зоны подогрева, плотности и удельной теплоемкости смеси. В других исследованиях объем горячих продуктов сгорания ЗОТ рассматривался

 

Критерии стабилизации

Полученное выражение для критерия стабилизации с учетом турбулентности позволяет отметить, что влияние основных ее характеристик существенно. Представляется очевидным, что не отдельные величины, а характерный комплекс параметров турбулентности должен определять условия стабилизации поверхности при турбулентном горении фронта пламени. Общие выводы и элементы расчета стабилизации фронта пламени

 

Условия срыва пламени

Условия срыва пламени

Условия срыва пламени для стабилизаторов различных размеров достаточно хорошо обобщаются в форме зависимости отношения состава топливо воздушной смеси. Здесь шах — предельная скорость потока свежей смеси, при которой происходит срыв пламени; показатель степени, полученный, например, по результатам большого числа опытов со стабилизаторами в виде цилиндрических стержней, расположенных перпендикулярно

 

Турбулентность

Турбулентность авто

Турбулентность авто чаще всего отрицательно сказывается на процессе стабилизации. Рост масштаба, а главное интенсивности турбулентности, приводит к значительному сокращению пределов стабилизации, особенно для стабилизаторов малых размеров (1—5 мм), при 30— 40 мм влияние турбулентности становится уже несущественным. Фазовый состав смеси и наличие жидких капель в потоке заметно влияет на стабилизацию. В результате

 

Влияние температуры

Влияние температуры на авто

Влияние температуры

Очевидно, что влияние температуры сильнее влияния давления в авто. При повышении давленияв автомобиле  температуры размер стабилизатора, необходимый для стабилизации пламени, должен быть меньше. Для воздушных смесей углеводородных топлив получена следующая зависимость. В других исследованиях влияние температуры оценивают, например, степенью, равной 1,2. Положительное влияние оказывает подогрев самого стабилизатора. Эффективность

 

Акустические возмущения

Следует отметить также влияние акустических возмущений на пределы устойчивого горения смеси за стабилизаторами. В зависимости от частоты, амплитуды и мощности источника колебаний, состава смеси будет меняться воздействие возмущений, но диапазон устойчивой работы при этом всегда несколько сужается. При расчете необходимого размера стабилизатора можно исходить из критерия стабилизации. Величину берут для наиболее бедных смесей, т. е., учитывая возможное

 
Другие статьи...
Регистрация на сайте