Процесс сгорания в двигателях с искровым зажиганием

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]

На цилиндрических стенках двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием часто образуется налет, состоящий из углерода [67]. Исследована [68] связь образующегося углерода со смазочными маслами, применяемыми в двигателях найдено, что смазка влияет на образование осадка, притом как на процесс карбонизации жидкости, так и на пиролиз и на частичное окисление паров. В работе [69] проведено дальнейшее изучение осадка и установлено следующее [c.286]

Одним из часто наблюдаемых детонационных процессов является детонационное горение метановоздушных смесей в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием. В качестве показателя детонационной стойкости в этом случае используется октановое число, которое для сжиженного природного газа (СПГ) составляет 104-107 [16]. [c.309]

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]

Исходя из вышеизложенных особенностей и возможных нарушений процесса сгорания в двигателях с искровым зажиганием, основные мероприятия по повышению полноты сгорания топлива, увеличению к.п.д. двигателя и уменьшению выбросов СО и углеводородов в отработавших газах заключаются в следующем [c.154]

При нормальном рабочем процессе в двигателях с искровым зажиганием сгорание смеси может быть условно разделено на три фазы первая — начальная, в течение которой небольшой очаг горения, возникший между электродами свечи, постепенно превращается в развитый фронт турбулентного пламени вторая — основная фаза распространения пламени третья — фаза догорания смеси. Провести резкую границу между отдельными фазами сгорания не представляется возможным, так как изменение характера процесса происходит постепенно. [c.61]

Как известно, в двигателе с искровым зажиганием процесс сгорания топлива разделяется на две фазы 1) формирование фронта пламени 2) распространение пламени в рабочей среде. [c.36]

При нормальном рабочем процессе в двигателях с искровым зажиганием сгорание смеси может быть условно разделено на три фазы первая — начальная, в течение которой небольшой очаг горения, возникший между электродами свечи, постепенно превращается в развитый фронт турбулентного пламени вторая — основная фаза распространения пламени третья — фаза догорания смеси. Провести резкую границу между [c.161]

Детонационная стойкость определяет способность топлива к нормальному горению, не сопровождаемому процессами взрывного характера, — детонации. От детонационной стойкости в сильной степени зависят степень сжатия топливно-воздушной смеси в цилиндрах, развиваемая мощность двигателя и удельный расход топлива. Явление детонации связано с накоплением в объеме горения активных частиц — преимущественно перекисей. Антидетонационные свойства бензинов зависят от их химического состава. Наибольшей склонностью к детонации при сгорании топлива в карбюраторных двигателях с искровым зажиганием обладают алканы нормального строения, а наименьшей — изоалканы и ароматические углеводороды. Алкены и нафтеновые углеводороды занимают в этом ряду промежуточное положение. [c.156]

Подобная трактовка жесткости рабочего процесса водородного двигателя имеет место в ряде работ [16, 24, 60, 70], однако а работе [60] допущен методический просчет при оценке рабочего процесса двигателя с искровым зажиганием на водороде, Заключающийся в том, что угол опережения зажигания оста- алея постоянным (34° до ВМТ) при всех исследованных значениях коэффициента избытка воздуха. В результате при а < ч 1,4 процесс сгорания заканчивался до прихода поршня [c.47]

Г е н к и и К. И. Анализ и расчет влияния сгорания на рабочий процесс в двигателе с искровым зажиганием. Сб. Поршневые двигатели внутреннего сгорания. М., Изд-во АН СССР, 1956, стр. 136—157. [c.296]

Основные нарушения нормального развития рабочего процесса в поршневых двигателях с искровым зажиганием связаны с возникновением детонационного сгорания, в дизелях — с появлением неуправляемого быстрого горения в начальной стадии процесса, в воздушно-реактивных и жидкостных ракетных двигателях — с явлением срыва пламени и вибрационным горением. Указанные нарушения в рабочем процессе всех типов двигателей приводят к снижению эффективности использования энергии, выделяющейся при горении топлива, а в отдельных случаях могут вызвать и механические повреждения двигателя. [c.168]

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]

Условия наиболее экономичной организации процесса сгорания в двигателе с искровым зажиганием [c.117]

Следовательно, в ВРД, так же как и в двигателе с искровым зажиганием, предпламенные реакции, протекающие в переходной зоне, ограничивают долю топлива, сгорающую вследствие самовоспламенения, увеличение которой выше определенного предела приводит к нарушению нормального процесса сгорания. [c.131]

В настоящее время отсутствует общепринятая точка зрения на физико-химическую модель этого явления. Учитывая рассмотренные выше особенности протекания процесса сгорания в ЖРД, представляется возможным объяснить это явление, исходя из представлений, использованных нами для объяснения детонационного горения в двигателе с искровым зажиганием. [c.139]

При исследовании влияния сгорания на рабочий процесс двигателя с искровым зажиганием нами принята схема идеализированного цикла (рис. 5). [c.107]

Состав рабочей смеси оказывает значительное влияние на процесс сгорания топлива в двигателях с искровым зажиганием. Наибольшая скорость сгорания полу-нается при составе смеси а = = 0,8 -г 0,9, т. е. нри нек-ром недостатке воздуха по сравнению с теоретически необходимым. При дальнейшем обеднении или обо-гаш ении рабочей смеси скорость сгорания несколько замедляется при обогаш ении смеси (а < 0,8) скорость падает быстрее, чем при ее обеднении (а >0,9). [c.547]

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]

Сгорание топлива в двигателе с искровым зажиганием представляет собой процесс быстрого распространения реакции горения топлива в рабочем объеме цилиндра, протекающий в две фазы. [c.17]

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]

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]

Вследствие особенностей процесса сгорания в реактивных двигателях можно применять более тяжелые топлива и более широкого фракционного состава, чем в поршневых двигателях с искровым зажиганием. Однако не всякое топливо может обеспечить надежную и устойчивую работу реактивного двигателя. Для быстрого запуска двигателя при низкой температуре топливо должно быстро и полностью испаряться. После перехода двигателя на нормальный режим топливо должно обеспечивать хорошее образование смеси с воздухом, что обусловливается степенью его распыливания, а также способностью хорошо испаряться. [c.31]

Отложения при высокотемпературном режиме работы дизелей и карбюраторных двигателей образуются в основном в виде нагаров и лаков на поверхностях деталей, имеющих относительно высокую температуру (камера сгорания, цилиндропоршневая группа). В карбюраторных двигателях количество сажи, образующейся при сгорании топлива и поступающей в масло, значительно меньше, чем в дизелях. Главной причиной, ведущей к образованию высокотемпературных отложений в двигателях с искровым зажиганием, являются окислительные процессы, протекающие в объеме масла и на металлической поверхности. Кроме того, в карбюраторных двигателях отложения образуются преимущественно на низкотемпературном режиме, для которого характерны конденсация и полимеризация продуктов окисления масла, что приводит к образованию низкотемпературных отложений (шлам). Эти отложения отрицательно влияют на надежность, экономичность и долговечность работы двигателя. [c.210]

ОСНОВЫ ТЕОРИИ ПРОЦЕССА НОРМАЛЬНОГО СГОРАНИЯ В ДВИГАТЕЛЯХ С ИСКРОВЫМ ЗАЖИГАНИЕМ [c.37]

Из неоднородности процесса сгорания в двигателе с искровым зажиганием следует, что задачей теоретического и экспериментального исследования является не отыскание каких-либо общих формул, или так называемых законов горения , формально описывающих процесс в целом, а установление того, как различные физико-химические и турбулентные факторы определяют скорость и полноту сгорания по мере развития процесса, в различных его фазах. [c.55]

Для нормального сгорания в двигателях с искровым зажиганием кривая Жн, дающая величину сгоревшей части заряда как функцию времени, имеет З-образную форму, характерную для процесса в камере сгорания двигателя. Обращает па себя внимание медленный разгон пламени в начале сгорания. [c.85]

Рис. 5. Термодинамическая схема рабочего процесса в двигателе с искровым зажиганием, учитывающая характер сгорания

Рассмотренные выше проблемы (пределы воспламенения, самовоспламенение и минимальная энергия зажигания) играют важную роль в процессе искрового зажигания, которое само является очень актуальной темой в связи с его применением в двигателях внутреннего сгорания, а также с проблемами безопасности [Хп et а1., 1994]. Искра [c.178]

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]

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]

Для дальнейшего развития и совершенствования технологии дви-гателестроения и технологии создания новых топлив необходимы детальные знания о процессах горения в двигателях. Они нужны для эффективного использования топлива с минимальным количеством образуюш ихся вредных выбросов. Термодинамический анализ цикла двигателя внутреннего сгорания с искровым зажиганием, т.е. двигателя Отто, показывает, что результирующий КПД г] возрастает с увеличением степени сжатия е (г и 1 — 1/е к = Ср/Су)- Кроме того, полная выходная мощность возрастает, когда большая масса смеси вовлекается в каждом такте впуска. К сожалению, при увеличении степени сжатия возникает явление, называемое стуком двигателя, которое губительно для его конструкции. В данной главе рассматриваются химические основы явления стука в двигателе. [c.267]

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]

Рпс. 4. Термодинамическая схема теорию поршневых двигателей впут-рабочего процесса в двигателе реннего сгорания за последние с искровым зажиганием,, ,предло- годы был включен ряд важных повоженная В. А. Константиновым введений, например учет изменения [c.106]

Сгорание в камере двигателя с искровым зажиганием представляет собой фронтальное распространение пламени, (рис. 11), в процессе которого убывает масса свежедг смеси и возрастает дтасса продуктов сгорания. Таким образом, в каждый данньи момент в камере сгорания имеется [c.115]

При использовании стандартной свечи зажигания (рис. 7.69а) очаг воспламенения будет гаситься углублением в днише головки цилиндра. Свеча на рис. 7.69в, напротив, выступает в пространство камеры сгорания на 7 мм, и в районе искрового промежутка скорость газа будет очень высока из-за вихревого движения заряда и значительного уровня турбулентности в цилиндре. Это приводит к деформации высоковольтной дуги между электродами свечи и даже отрыву дуги от электродов прежде, чем напряжение на них достигнет своего максимума. Высокая скорость газа и турбулентность потока вызывают существенное растягивание фронта пламени, а это может повлечь гашение очага воспламенения вскоре после начала процесса сгорания. Подобные явления происходят при средней скорости газа около 15 м/с (при давлении 0,1 МПа), а моделирование процессов газообмена в цилиндре двигателя показывает, что скорость потока может достигать этого уровня уже при впуске и сжатии. [c.376]

Использование 8С8-технолотии позволяет улучшить протекание процесса сгорания не только в 4-тактных двигателях с искровым зажиганием, работающих на крайне бедных смесях, но и в дизелях с непосредственным впрыском, а также в малоразмерных 2-тактных двигателях, оснащенных свечами зажигания для поддержания устойчивого воспламенения и работающих на авиационных керосинах [8.45]. В таких 2-тактных двигателях микрокамера перенесена из поршня в головку цилиндра. Сгорание в этих двигателях при работе на данных топливах с повышенными значениями цетанового числа поддерживается при значении степени сжатия е = 7. Подобный легкий двигатель с искровым зажиганием, работающий на дизельном топливе и авиационном керосине, эксплуатируется на беспилотных летательных аппаратах ВМФ США с 1998 г. [c.397]

При значениях степени сжатия е < 12 может потребоваться существенное повышение температуры на впуске. В исследованиях [8.4] не предпринимались попытки определения нижней границы степени сжатия, при которой двигатель с принудительным воспламенением может работать в режиме с воспламенением от сжатия без электрической искры, т.к. метанол является топливом с крайне низким значением цетанового числа. При значениях степени сжатия, характерных для двигателей с искровым зажиганием (как правило, е < 12), процесс самовоспламенения смеси СН3ОН и воздуха будет затруднен даже в случае добавления ключевых активных промежуточных компонентов. Поэтому исследование было направлено на определение каталитического воздействия доминирующего промежуточного компонента Н2О2 на развитие процессов воспламенения и сгорания заряда в основной камере при более стандартных условиях. [c.415]

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]