Сгорание в двигателях с искровым воспламенением

По отношению к бензину пропан и бутан имеют более высокую массовую теплоту сгорания и характеризуются высокой детонационной стойкостью. Они являются хорошим топливом для двигателей внутреннего сгорания с принудительным (искровым) воспламенением [14]. Все это приводит к улучшению эксплуатационных свойств автомобиля по целому ряду показателей (табл. И). [c.154]

Полнота сгорания в двигателях с воспламенением от сжатия достигается как за счет тонкого распыливания топлива, так и за счел большого избытка воздуха. Если в двигателе с искровым зажиганием максимально возможный предел обеднения смеси составляет а =1,2—1,3, то в двигателях с воспламенением от сжатия коэффициент избытка воздуха для номинального режима может достигать а= 1,5—1,8 и выше. Для этих двигателей [c.23]

Вследствие неудовлетворительных эксплуатационных свойств аммиака для организации работы двигателя необходимо существенно повысить энергетический уровень воспламенения. Поэтому в двигателях с искровым воспламенением устойчивое сгорание аммиака обеспечивается лишь при наличии высокотемпературной свечи с широким искровым промежутком и мощной катушкой зажигания. В двигателях с воспламенением от сжатия это достигается увеличением степени сжатия до 35 при одновременном повышении температуры во впускном коллекторе и системе охлаждения двигателя до 150°С. Однако, как показали исследования, при работе одноцилиндровой установки FR на аммиаке в указанных условиях максимальное давление цикла достигает 15,8 МПа, а рабочий процесс характеризуется повышенной жесткостью. [c.189]

Процесс сгорания топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием всегда сопровождается отложением нагара на головке поршня, стенках камеры сгорания, свечах зажигания и на клапанах. Отлагаю-шийся нагар на 70ч-75% состоит из углерода при применении неэтилированных бензинов или содержит 60+90% соединений свинца в случае использования этилированных бензинов [6]. Отложения нагара уменьшают отвод тепла из камеры сгорания и ее объем. Раскаленные частицы нагара могут вызвать неуправляемое воспламенение топливовоздушной смеси — калильное зажигание. Нагар обладает свойством катализатора ускорения предпламенных реакций. Нагар, отлагающийся на фасках выпускных клапанов, нарушает их герметичность и, как следствие, вызывает разрушение фасок и седел клапанов за счет прорыва раскаленных газов в такте рабочего хода. Отложения нагара на электродах свечей зажигания вызывают перебои в их работе, понижают энергию электрической искры. Последствия отложения нагара повышение требований двигателя к детонационной стойкости бензина (на несколько пунктов октанового числа), возникновение детонационного сгорания, увеличение удельного расхода топлива, снижение мощности двигателя и его перегрев, необходимость частой смены или чистки свечей зажигания, быстрый выход двигателя из строя вследствие прогара выпускных клапанов. Обеспечение минимального нагароотложения в камере сгорания является необходимым условием длительного сохранения высоких мощностных и экономических характеристик двигателем. [c.282]

Поршневые двигатели с воспламенением горючей смеси от сжатия (дизели) являются самыми экономичными, поэтому их производство и применение непрерывно возрастают. Во многих отраслях народного хозяйства, в различных видах техники, где используют поршневые двигатели внутреннего сгорания, идет замена двигателей с искровым зажиганием на более экономичные дизели. Этот процесс называют дизелизацией. [c.127]

Это обстоятельство особенно важно, так как запас топлива для нестационарных установок с двигателем внутреннего сгорания определяется главным образом емкостными данными топливных резервуаров. Если в топливах для двигателя с искровым зажиганием ароматические углеводороды являются желательным компонентом, то для двигателя с воспламенением от сжатия в настоящее время применение ароматизированных топлив вследствие высокой термостабильности ароматических углеводородов ограничено. [c.40]

Такая точка зрения на процесс сгорания особенно удобна при рассмотрении двигателя с искровым зажиганием, в котором влияние отложений в камере сгорания на преждевременное воспламенение рабочей смеси близко связано с явлением детонации. [c.241]

Сгорание в двигателе с искровым воспламенением следует рассматривать, как неоднородный процесс в том смысле, что по мере его развития изменяется относительная роль химических и турбулентных факторов [c.57]

В двигателях с искровым зажиганием, мощность и коэфициент полезного действия растут с увеличением степени сжатия не столь быстро, как давление вспышки, и потому, очевидно, должно существовать некоторое значение степени сжатия, превышение которого дает слишком небольшой эффект, чтобы компенсировать увеличение стоимости и веса двигателя, вызываемые ростом механических напряжений. Однако еще до того как это значение степени сжатия будет достигнуто, возможность его повышения лимитируется тенденцией обычных сортов топлива к детонации и преждевременному самовоспламенению. Таким образом, одной из первоочередных проблем управления сгоранием в двигателях с зажиганием от искры является изыскание способов подавления детонации и самовоспламенения при все более возрастающих степенях сжатия. В двигателях с воспламенением от сжатия задача состоит не в предохранении от самовоспламенения, а, наоборот, в достижении более быстрого воспламенения. Трудность здесь заключается в том, что надо предотвратить возможность [c.33]

В поршневых бензиновых двигателях с искровым воспламенением началу сгорания предшествует практически полное испарение топлива. [c.85]

СГОРАНИЕ В ДВИГАТЕЛЯХ С ИСКРОВЫМ ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ [c.102]

Сгорание в двигателях с искровым воспламенением 103 [c.103]

Протекание окислительных процессов в цилиндре двигателя внутреннего сгорания определяется совместным действием термохимических и термодинамических процессов. При этом значительное влияние оказывает скорость окисления в начальный момент сгорания [7.25]. В дизельном двигателе процесс сгорания является достаточно стабильным и равномерным от цикла к циклу вследствие большого числа очагов воспламенения и распространения пламени в свежем заряде количество очагов воспламенения может составлять 10 —10 при общей энергии разряда = 200 Дж. В двигателях с искровым воспламенением, включая газовые, всего один очаг воспламенения, от которого происходит распространение пламени. При этом энергия разряда, как правило, составляет 10-200 Дж. [c.372]

Нестабильность процессов сгорания является одной из самых старых проблем двигателей с искровым воспламенением. Сравнение последовательных циклов работы показывает большое отличие в значениях максимального давления и положении коленчатого вала относительно этих значений. При этом непостоянство процессов сгорания в двигателях с искровым воспламенением оказывает негативное воздействие на эффективный расход топлива и выброс вредных веществ. Поэтому при разработке газовых двигателей большое внимание следует уделять цикловой стабилизации процессов сгорания, что, по мнению ряда авторов [7.23], в отдельных случаях является даже более важным, чем проблема использования предельно бедных смесей. [c.372]

Это резко отличается от более привычного характера протекания процесса в двигателях с искровым воспламенением и в дизелях, где сгорание развивается более последовательно (как в пространстве, так и во времени). [c.393]

При уменьшении нагрузки двигателя путем дросселирования снижается начальное и конечное давления сжатия и увеличивается степень разбавления рабочей смеси остаточными газами, что приводит к существенному ухудшению условий воспламенения смеси искрой и мешает развитию смеси начального очага горения. Процесс сгорания становится менее устойчивым. При обогащении смеси до а=0,8-н0,85 обеспечивается более надежное воспламенение искрой, но избежать растягивания сгорания не удается. Неустойчивое протекание сгорания на режимах малых нагрузок и необходимость при этом обогащения смеси являются одним из главных недостатков двигателей с искровым зажиганием, приводящим к увеличению расхода топлива и к возрастанию содержания в отработавших газах (ОГ) оксида углерода и неполностью сгоревших углеводородов. [c.150]

При нормальном сгорании в поршневых двигателях с искровым зажиганием после образования первоначального очага пламени, за счет принудительного воспламенения, происходит турбулентное распространение пламени в объеме камеры сгорания со средней скоростью 15—40 м/сек. [c.169]

Аналогично углу опережения зажигания, применяемого в двигателях с искровым зажиганием, в дизеле осуществляется угол опережения впрыска, величину которого устанавливают сообразно с величиной периода задержки воспламенения по признаку мягкого сгорания при максимальной мощности на данном режиме двигателя. Для подавления стуков в дизелях также применяются антидетонаторы , ускоряющие процесс окисления топлива, а следовательно и сокращающие период задержки воспламенения. При сравнении влияния отдельных факторов на детонацию и стуки в двигателях с зажиганием от искры и от сжатия замечается, что почти все факторы, уменьшающие детонацию в первых двигателях, увеличивают стуки во вторых (см. табл. 45). [c.259]

Каждый тип двигателя имеет свои конструктивные особенности, определяющие процесс горения и свойства топлива. В двигателях с искровым зажиганием необходимо предотвратить детонацию и преждевременное воспламенение топлива. В двигателе Дизеля большое значение имеет склонность топлива к самовоспламенению, от которой зависят легкость запуска холодного двигателя и шумность его работы. В газовой турбине важны воспламеняемость топлива, устойчивость пламени и полно та сгорания рабочей смеси. Хотя все эти рабочие процессы по-разному относятся к изменению температуры, давления и времени, тем не менее все они определяются одним и тем жо сновным механизмом окисления топлива. [c.241]

Мы ограничимся здесь рассмотрением только автомобильного двигателя с искровым зажиганием, хотя в загрязнении атмосферы в немалой степени повинны и дизельные двигатели, работающие на воспламенении жидкого топлива, впрыскиваемого в нагретый от сжатия воздух. Читателя, интересующегося более широким освещением этой проблемы, отсылаем к статье А. С. Соколика. Новый класс двигателей внутреннего сгорания.— Вестник Академии наук СССР , Л 10, 1961. [c.155]

При уменьшении избытка воздуха пиже некоторого предела — обычно до а=1,5—1,4, сгорание в дизеле сопровождается обильным выделением свободного углерода на выхлопе, что лимитирует полное использование рабочего объема цилиндра и повышение литровой мощности. Рассмотрим, в какой из стадий процесса сгорания в дизеле возможен столь глубокий термический распад угелеводородной молекулы. В связи с этим обратимся к аналогу дизельного воспламенения — детонационному воспламенению— в двигателе искрового зажигания, в котором при достаточно интенсивной детонации также появляется дым на выхлопе. [c.420]

Во всех типах двигателей внутреннего сгорания началу горения топлива всегда предшествует его полное или частичное испарение. В поршневых бензиновых двигателях с искровым воспламенением началу горения предшествует практически полное испарениё топлива, В поршневых двигателях с воспламенением от сжатия, а тв1кже в газотурбинных двигателях горение может начаться и тогда, когда только часть топлива перешла в парообразное состояние, образуя разрозненные очаги гомогенной топливно-воздушной смеси, [c.82]

Первые теории детонации исходили из известного экспериментального факта, что добавка перекиси уменьшает величину степени сжатия, при которой возникают стуки , и связывали возникновение детонации с взрывным разложением перекисей, образующихся при окислении топлива в камере сгорания двигателя. Позже, с развитием теории цепных реакций и исследований окисления и воспламенения углеводородо-воздушных смесей, перекисная теория детонации получила свое дальнейшее развитие. Работами А. С. Соколика, М. Б. Неймана и других исследователей было показано,, что возникновение детонации в двигателе с искровым зажиганием связано с мно-гостадийностью воспламенения углеводородо-воздушных смесей [26-28]. [c.121]

Получавшаяся до сих пор более высокая экономичность дизелей по сравнению с двигателями искрового зажигания достигалась двумя основными путями повышением степени сжатия за пределы значительно выше тех, которые ставит детонация в двигателях искрового зажигания, и применением более тяжёлых и дешёвых топлив. Эффективное сжигание тяжёлых топлив, впрыскиваемых в дизель в конце процесса сжатия, затрудняется тем, что в очень короткий промежуток времени топливо должно распылиться,, смешаться с воздухом и наиболее полно сгореть, не давая нагара. Указанные затруднения ещё более увеличиваются с уменьшение1 , времени, отводимого на процесс сгорания в результате повышения числа обдротов двигателя, и могут быть преодолены только наличием в топливе соответствующих качеств. Основным качеством дизельного топлива является его стукоустойчивость, зависящая от периода задержки воспламенения , т. е. от времени, протекающего между моментом впрыска топлива в сжатый воздух дизеля и моментом возникновения очага горения (вспышки). Чем больше этот период, тем больше накопляется топлива в камере сгорания к моменту воспламенения и тем выше скорость нарастания давления ( р/й/) при сгорании. Работами Рикардо [86] и Ротрока [84] установлено, что между периодом задержки воспламенения и скоростью нарастания давления существует линейная зависимость и появляющиеся в дизеле стуки являются следствием не максимального давления сгорания, а главным образом — ско<-рости подъёма давления. Швейцер [92] считает, что если максимальное нарастание давления относительно углового перемещения вала не превышает 2,1 ат на Г, то двигатель работает мягко при нарастании давления свыше 3,5 ат на 1° можно ожидать стуков. Рикардо полагает, что пределом мягкой работы любого мотора является скорость нарастания давления в 4 ат на Г поворота коленчатого вала. Период задержки воспламенения зависит от термической стабильности и склонности топлива к окислению в условиях двигателя. [c.259]

Мнения о невозможности двигателя с воспламенением от сжатия работать с большим числом оборотов являются неправильными. Если нрави.тхьно организовать процесс смесеобразования и сгорания, то быстроходность таких двигателей может быть не меньшей, чем двигателей с искровым воспламенением. [c.305]

Для дизельных двигателей, как известно, основной характеристикой тогшива является цетановое число, определяющее в конечном итоге температуру самовоспламенения свежего заряда при той или иной степени его обеднения. При применении искрового воспламенения, используемого в газовых двигателях, главным показателем, характеризующим тогшиво, является октановое число, определяющее детонационную стойкость. Тем не менее, температура самовоспламенения в этом случае также будет являться важным параметром, поскольку с ее увеличением тогшивовоздушная смесь будет обладать большей устойчивостью к детонации (ненормально быстрому сгоранию с большими скоростями распространения фронта гшамени), однако в этом случае требуется [c.318]

Штатная камера сгорания дизельного двигателя, имея малый объем и, соответственно, большую степень сжатия, не позволяет использовать в качестве топлива природный газ, поскольку не обеспечивает бездетонационную работу во всем диапазоне скоростных и нагрузочных режимов. Изменяя геометрию камеры сгорания, необходимо учитывать, кроме того, тот факт, что в газовом двигателе с искровым воспламенением значительное влияние на экологические и экономические показатели оказывает уровень турбулизации свежего заряда в цилиндре до воспламенения и в течение процесса сгорания. [c.320]

Анализ процессов сгорания в современных газовых двигателях с искровым воспламенением показывает целесообразность преобразования вертикального вихря, создаваемого впускными каналами, в турбулентное движение заряда в цилиндре. Такое преобразование непросто реализовать, т.к. при существующих плоских головках цилиндров рабочее тело совершает движение, главным обра- [c.339]

LAG-процесс также предполагает искровое воспламенение богатой топливовоздушной смеси в предкамере малого объема и последующее сгорание обедненной смеси в основной камере, обладающей гораздо большим объемом. Однако в отличие от двигателя Н.С. Ri ardo в новом LAG-процессе с низкотемпературным воспламенением канал, соединяющий предкамеру с основной камерой, имеет существенно меньшую площадь поперечного сечения, что приводит к разрыву и гашению пламени горящих газов, истекающих из предкамеры. Таким образом, горящее пламя в основную камеру не попадает. Кроме того, соединительный канал малого поперечного сечения вследствие большого перепада давлений по его длине способствует формированию высокоинтенсивной турбулентной струи. [c.391]

При использовании метанола в качестве тогшива в двигателях с воспламенением от сжатия для развития процесса сгорания требуется, как правило, применение специальных присадок, облегчающих воспламенение, или внесение изменений в конструкцию двигателя (например, увеличение степени сжатия до значений е > 20) [8.37, 8.41, 8.53]. Однако, как бьшо показано экспериментально в работе [8.37] и с помощью моделирования в работе [8.4], 8С8-технология может значительно улучшить протекание процессов воспламенения и сгорания подобных топлив с низким цетановым числом без применения дополнительных вспомогательных средств и путем внесенгш лишь незначительных изменений в конструкцию базового двигателя. Также бьшо обнаружено, что данная технология эффективно способствует процессу сгорания для двигателей с искровым зажиганием и дизелей различных типов при использовании разнообразных топлив. Однако, в силу значительных трудностей в проведении измерений в реальньгх условиях работы поршневых двигателей с большими пространственным и временным разрешениями, расширенный химико-кинетический механизм, лежащий в основе низкотемпературных процессов самовоспламенения в основной камере и частичного окисления в микрокамере, до настоящего момента не бьш установлен. Поэтому в работе [8.4] бьш исследован химический механизм, приводящий к улучшению процесса сгорания для лучшего понимания основных принципов, лежащих в его основе, а также для установления взаимосвязи между множеством экспериментальных наблюдений, вьшолненных на протяжении более 20 лет с использованием различньгх топлив. [c.415]

Наши последние опыты, проводившиеся поочередно то на полномасштабных двигателях, то в лаборатории с отдельной камерой сгорания, показывают, что заслуживающих внимания успехов в области горячего запуска можно добиться, улучшая способность камеры сгорания давать начальное воспламенение. На рис. 10 показаны результаты опыта на установке с отдельной камерой сгорания, представленные в виде зависимости времени до воспламенения (для керосина) от давления топлива в форсунке для различных расходов воздуха, отнесенных к полномасштабному двигателю. На рисунке показано также расположение конуса распыла относительно искрового промежутка. Логарифмический масштаб ординат применен только для удобсгьа [c.61]

Длительность начальной фазы принято измерять отрезком времени от момента появления искры (точка а на рис. 5.5) до точки отрыва линии сгорания от линии сжатия на индикаторной диаграмме (точка б на рис. 5.5), т.е. до момента начала ошутимого повышения давления в результате сгорания. По аналогии с дизельными двигателями этот отрезок иногдс называют периодом задержки воспламенения или периодом индукции, что в принципе неверно. При искровом зажигании задержка воспламенения практически отсутствует, около электродов свечи сразу же возникает очаг горения, но есть период, в течение которого фронт пламени от этого очага распространяется 01-носительно медленно и доля сгоревшей смеси еше настолько мала, что повышение давления на индикаторный диаграмме не удается обнаружить. [c.162]

Учитывая высокую степень гомогенности водородовоздуш ного заряда, низкую энергию воспламенения и высокую фундаментальную скорость сгорания водорода в воздухе, следует ожидать высокую стабильность рабочего процесса в широком диапазоне коэффициентов избытка воздуха. Оценка неравномерности рабочего процесса четырехтактного водородного двигателя с искровым зажиганием показала, что даже при обеднении водородовоздушной смесн значительно выше предела эффективного обеднения не отмечается заметного увеличения степени неравномерности. [c.61]

Сгорание топлива в двигателе с искровым зажиганием представляет собой процесс быстрого распространения реакции горения в рабочем объеме цилиндра, протекающий в две фазы. Первая фаза — воспламенение рабочей смеси, являющаяся подготовке КО второй фазе — горепию. Диаграмма процесса сгорания представлена на рис. 8, на котором первая фаза обозначена как область /. Точка 1 соответствует проска1 иваиию искры заж га шя, а точка 2 — воспламенению-смеси. [c.21]

В двигателе с искровым зажиганием топливо, частично испаренное и диспергированное до микрокапельного состояния в период карбюрации, при котором начинается первая стадия его окисления, в дальнейшем при впуске за счет тепла цилиндра и главным образом в,период сжатия рабочей смеси сравнительно долгое время находится в условиях температур порядка 400° С. Это время, составляющее более половины всего цикла, благоприятствует течению предпламенных деструктивных и окислительных реакций на достаточную глубину. Электрическая искра как источник воспламенения обладает температурой, превышающей 1 10 ° С. В зоне искры за счет глубокой термической диссоциации и ионизации любые горючие смеси реагируют с весьма высокими скоростями [42], сообщая всей рабочей смеси, хорошо подготовленной к сгоранию, достаточные, а в случае низкооктановых топлив малой термической стабильности и, следовательно, высокой окисляемости недопустимо высокие скорости последующего окисления — горения. [c.36]

С первых дней изучения проблем, связанных с автомобильным двигателем, исследователи столкнулись с преждевременным воспламенением. Так, например, Вильямс и Ландис [45] отметили, что первые объяснения этому явлению были даны в 1904 г. Рикардо и в 1919 г. Каттерингом и что оба эти исследователя различали два вида горения повторную искровую детонацию и нерегулярное ненормальное преждевременное воспламенение. Другой ранний исследователь Халлетт [22] в 1922 г. приписал преждевременное воспламенение действию горячих мест и частиц углерода в камере сгорания. [c.279]

Даже если поверхностное воспламенение не вызывает детонационного шума, оно все же может иметь вредные последствия. В частности, поверхностное воспламенение, возникающее до искры, приводит к неустойчивому горению. Боудич, Вильсон и Небел [4] пишут Очевидно, что в этом случае искровой разряд не контролирует полностью процесс горения . Эти же авторы отмечают даже, что если горение вызывается частицами в остаточном газе, то уменьшается эффект охлаждения, которого можно было бы ожидать для чистых поверхностей. Кроме того, точная установка зажигания, необходимая для наилучших условий рабочего процесса в камерах сгорания современных конструкций, нарушается из-за возникновения неустойчивого поверхностного воспламенения. Таким образом, поверхностное воспламенение, даже не сопровождающееся детонационным звуком, может приводить к неровной работе двигателя и возможному уменьшению его мощности. [c.281]