ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сгорание топлива в двигателях с искровым зажиганием из "Моторные, реактивные и ракетные топлива Изд4" Существуют два типа двигателей с искровым зажиганием — с внутренним смесеобразованием (двигатели непосредственного впрыска) и с внешним смесеобразованием (карбюраторные двигатели). [c.115] Смесеобразование непосредственным впрыском осуществляется при помощи многосекционного (по числу цилиндров) насоса. Топливо впрыскивается либо в цилиндр двигателя, либо в специальную предкамеру или топливный коллектор, откуда засасывается в цилиндр двигателя. Этот тип двигателя получил ограниченное применение из-за большей сложности и большей стоимости по сравнению с карбюраторным двигателем. [c.115] В двигателях с внешним смесеобразованием топливо распыляется карбюратором. В современных двигателях скорость потока воздуха, проходящего через диффузор карбюратора, достигает 150 м сек при перепаде давления (разность давления между атмосферным и давлением в диффузоре) до 0,2 кг см . [c.115] Распыленное ТОПЛИВО из карбюратора поступает во впускной коллектор, обогреваемый снаружи выхлопными газами, где испаряется до 60—80% топлива. Неиспарившаяся часть топлива поступает в цилиндры двигателя в виде пленки и испаряется в них. Смесь паров топлива с воздухом сжимается поршнем, и, когда поршень не дойдет 20—30° до в. м. т. (угол опережения зажигания), между электродами свечи проскакивает искра, и смесь воспламеняется. [c.116] Типичная диаграмма изменения давления и температуры в цилиндре двигателя с искровым зажиганием при сгорании топлива приведена на рис. 42 (двигатель ГАЗ-51). По индикаторной диаграмме сгорание топлива в двигателе с искровым зажиганием принято делить на три стадии. [c.116] В отличие от дизеля период задержки воспламенения в двигателе с искровым зажиганием непосредственно не связан со скоростью нарастания давления. [c.116] Остальные показатели те же, что и в формуле (1). В этом уравнении также основным показателем, зависящим от сгорания, является Рг. [c.117] Первое условие в двигателе с искровым зажиганием легко осуществляется соответствующей установкой зажигания и применением регуляторов, автоматически устанавливающих оптимальное значение угла опережения впрыска в зависимости от состава смеси. [c.117] Иначе обстоит дело со вторым условием. [c.117] В 1881 г. ряд исследователей, изучавших распространение пламени в газообразных смесях, помещенных в цилиндрические трубы (Маляр, Ле-Шателье [16], Бертло, Вьей [17]), наблюдали интересное явление. [c.118] В первый момент после поджигания смеси пламя медленно распространяется по трубе, затем его скорость возрастает до очень большого значения, которое в дальнейшем не изменяется. Максимальная скорость, с которой распространялось пламя, была постоянной для каждой смеси газов и достигала 1500—3500 м1сек. Явление распространения пламени с такой высокой скоростью получило название детонации или детонационного распространения пламени. Дальнейшие исследования дали возможность установить ряд специфических особенностей этого явления. Так, детонационное распространение пламени наблюдалось только в смесях, характеризув щихся высокой нормальной скоростью распространения пламени. Скорость детонации изменялась с изменением состава смеси. Отмечались предельные значения состава смеси, выше и ниже которых смесь не детонировала (табл. 19). При этом концентрационное пределы детонации или детонационные границы были более узкими, чем границы зажигания. Скорость детонации практически не изменялась при изменении диаметра труб (если он больше некоторого малого значе-вия), кривизны труб, начального давления, температуры смеси и условий позади фронта. [c.118] Уже первыми исследователями детонации было дано правильное объяснение этого явления [16, 18]. [c.118] Пользуясь этой теорией, исследователи вычислили скорости детонации газовых смесей в трубах, хорошо совпадающие с экспериментально найденными значениями. Совпадение теоретически вычисленных и экспериментально определенных значений скорости детонации подтверждает справедливость представлений, на которых основывается гидродинамическая теория детонации. [c.119] Гидродинамической теорией детонации предполагается следующий механизм образования мощной ударной волны при распространении пламени в трубах. Горение газа сопровождается расширением продуктов сгорания, которые воздействуют на фронт пламени, ускоряя его распростра нение. При каждом небольшом ускорении движения пламени от его фронта отходит слабая волна сжатия. При этом каждая последующая волна Сжатия движется со скоростью, превышающей скорость предыдущей, вследствие нагрева среды предыдущей волной, и поэтому она догоняет предыдущую волну. В результате на каком-то расстоянии от точки зажигания волны сливаются в одну мощную ударную волну, вызывающую детонацию смеси. Расстояние Ь от места воспламенения смеси в трубе до места возникновения детонации может служить мерой оценки склонности к детонации различных газовых смесей. В табл. 20 и 21 приведены данные изменения Ь в зависимости от химического состава смеси, начального давления и температуры смеси. [c.119] Из табл. 20 и 21 видно, что параметр Ь более чувствителен н изменению начальных условий в детонирующей смеси и ее химического состава, чем скорость детонации. С повышением температуры смеси Ь растет, а с увеличением давления уменьшается. Параметр Ь растет с увеличением диаметра трубы и уменьшается с повышением степени шероховатости стенок трубы. [c.120] Наряду с рассмотренным явлением детонационного распространения пламени встречаются особые случаи детонации. Так, например, в труднодетонирующих смесях или в смесях, близких по составу к предельным, наблюдается явление детонационного спина [24, 25]. К случаю слабо выраженной детонации может быть отнесено явление вибрационного горения, обычно предшествующего детонации. [c.121] Описанное выше явление детонации наблюдается при распространении пламени в однородных газовых смесях, помещенных в длинные гладкие трубы и характеризующихся высокой нормальной скоростью распространения пламени. [c.121] Исследования, проводившиеся с целью выяснения причин возникновения детонационного сгорания в двигателях с искровым зажиганием, привели к установлению определенной связи между химической структурой молекул топлива и появлением стуков . При работе двигателя с переменной степенью сжатия на и-парафиновых (к-геп-тан) и изопарафиновых (изооктан) углеводородах детонационное сгорание возникало в первом случае при низкой, а во втором значительно более высокой степени сжатия. Было найдено, что добавка незначительных количеств одних веществ (антидетонаторов) препятствует возникновению стуков , а добавка других (перекисей) способствует возникновению стуков , Применение фоторегистрации показало, что стуки возникают вследствие самовоспламенения и мгновенного детонационного сгорания последней части заряда топлива, поступившего в камеру сгорания. Эти результаты исследований привели к заключению, что причину возникновения детонационного сгорания в двигателях с искровым зажиганием следует искать в особенностях протекания предпламенных химических реакций в последней части заряда топливно-воздушной смеси. [c.121] Вернуться к основной статье