Способ воспламенения топливной смеси в высокоскоростном врд

Определения

Отношение количества окислителя к количеству топлива в процессе сжигания или в горючей смеси топливо — окислитель измеряют либо в виде отношения масс, либо в отношении объёмов, либо в отношении количества молей. Соответственно, различают массовое L 0 , {\displaystyle L_{0},} , объёмное L V {\displaystyle L_{V}} и молярное L M {\displaystyle L_{M}} отношения:

L 0 = m o m f , {\displaystyle L_{0}={\frac {m_{o}}{m_{f}}},} L V = V o V f , {\displaystyle L_{V}={\frac {V_{o}}{V_{f}}},} L M = M o M f , {\displaystyle L_{M}={\frac {M_{o}}{M_{f}}},} где m o , m f {\displaystyle m_{o},\ m_{f}} — массы окислителя и топлива; V o , V f {\displaystyle V_{o},\ V_{f}} — объёмы окислителя и топлива; M o , M f {\displaystyle M_{o},\ M_{f}} — молярное количество окислителя и топлива (число молей).

Для газообразных смесей топлива и окислителя в соответствии с законом Авогадро L M = L V . {\displaystyle L_{M}=L_{V}.}

Если в процессе химической реакции горения в продуктах горения не будет ни свободного окислителя, ни несгоревшего топлива, то такое соотношение топлива и окислителя называют стехиометрическим.

Например, реакция горения водорода в кислороде со стехиометрическими коэффициентами:

2 H 2 + O 2 ⟶ 2 H 2 O {\displaystyle {\ce {2H2 + O2 -> 2H2O}}} .

В этой реакции в продуктах горения (в правой части уравнения) нет ни горючего, ни окислителя, причём на 2 моля водорода требуется 1 моль кислорода, или, по закону Авогадро, на 2 объёма водорода 1 объём кислорода, или на 4 г водорода 32 г кислорода, то есть, при полном сгорании водорода без избытка кислорода: L V s t = L M s t = 1 / 2 = 0 , 5 , {\displaystyle L_{Vst}=L_{Mst}=1/2=0,5,} L 0 s t = 32 / 4 = 8. {\displaystyle L_{0st}=32/4=8.} Эти численные значения называют стехиометрическими отношениями.

Стехиометрические отношения зависят от вида топлива и окислителя, например, в реакции горения метана в кислороде:

CH 4 + 2 O 2 ⟶ CO 2 + 2 H 2 O {\displaystyle {\ce {CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O}}} L V s t = L M s t = 2 , {\displaystyle L_{Vst}=L_{Mst}=2,} L 0 s t = 64 / 16 = 4. {\displaystyle L_{0st}=64/16=4.}

Коэффициентом избытка окислителя называют отношение фактического отношения окислитель/топливо к стехиометрическому:

α = L 0 / L 0 s t = L V / L V s t = L M / L M s t , {\displaystyle \alpha =L_{0}/L_{0st}=L_{V}/L_{Vst}=L_{M}/L_{Mst},}

причём α {\displaystyle \alpha } не зависит в каком виде определено отношение окислитель/топливо масоовом, молярном или объёмном. Очевидно, что при стехиометрическом отношении окислитель/топливо α = 1. {\displaystyle \alpha =1.}

Смеси топливо/окислитель у которых α < 1 {\displaystyle \alpha <1} называют богатыми смесями, а α > 1 {\displaystyle \alpha >1} — бедными.

В зарубежной научно-технической литературе коэффициент избытка окислителя обычно обозначают буквой λ . {\displaystyle \lambda .}

Также используется параметр, называемый коэффициентом избытка топлива

ϕ = 1 / α , {\displaystyle \phi =1/\alpha ,} величина, обратная к коэффициенту избытка окислителя.

Топливовоздушная смесь

Бензин и нужная для его горения атмосфера следуют в цилиндры двигателя внутреннего сгорания в виде топливовоздушной смеси. Топливовоздушный состав – это состав миниатюрнейших частиц бензина с воздухом из атмосферы, которую получают внимательным смешиванием данных двух составляющих. Очевидно, что до смешивания бензин обязан быть распылён, а потом и испарён ещё до мига зажигания.

Разнятся три метода образования из составов для поршневых двигателей:

1. Внутренний метод, когда процедура смешивания осуществляется напрямую в объёме цилиндра;

2. Внешний метод, когда состав получают вне объёма цилиндра, к примеру, во впускном канале;

3. Совмещённый, либо комбинационный метод образования из составов, при котором первая стадия смешивания течёт вне цилиндра, а второй – изнутри цилиндра.

Для бензиновых видов двигатель внутреннего сгорания является самым популярным методом внешнего образования из составов. Бензин перед перемешиванием с атмосферой распыляется или разбрызгиванием, или впрыскиванием под давлением.

Процедура разбрызгивания совершается в карбюраторах, а процедура впрыскивания при помощи специальных устройств, а именно впрыскивания, которые именуются форсунками.

Для внешнего образования из составов необходимо просто испаряемое горючее, к которому относятся конденсированные горючие газы и бензин. Бензин – это продукт перегоны нефти.

Состоит бензин на восемьдесят пять процентов из углерода и на пятнадцать процентов из водорода и относится к лёгким углеводородным горючим. В составе с атмосферой пары бензина создают не лишь горючие, но и взрывные составы, что в целом определяется массовым соответствием бензина и атмосферы, а также их частичным давлением и температурой в составе.

Соответствием один к четырнадцати и семи для бензина и атмосферы является стехиометрическим, так как оно отвечает правилам строжайшего численного соответствия весовых категорий веществ, принимающих участие в химической реакции горения. Стоит иметь в виду, что топливовоздушный состав, сделанный внешним методом образования из составов, ещё не является топливовоздушным зарядом для поршневого движка.

От места образования состава и до камеры горения в цилиндре топливовоздушный состав неоднократно меняет своё агрегатное состояние под воздействием чередующихся перемен давления и температуры.

Как результат, часть паров бензина переходит назад в жидкое состояние, охлаждаясь, либо опять возникнет пар при контакте бензиновых плёнок с горячими стенами впускной системы и цилиндра. В итоге в камеру горения поступает не стехиометрический состав, даже если она совершенно сделана в месте образования состава, а состав, разнящийся от оптимального состава в направление уменьшения либо в увеличения числа бензина.

Из этого понятно, что по массовому составу топливовоздушная смесь, сделанный вне цилиндра, может значительно разниться от состава, сжатой к мигу воспламенения в камере горения. Это положение является важнейшим минусом метода внешнего образования из составов, который влечёт к добавочным утратам бензина, к утрате стойкости работы движка при смене его режимов, а также к добавочным разумным трудностям системы готовки и впуска топливовоздушного состава.

Для того чтобы сохранять состав топливовоздушного заряда близким к стехиометрическому соответствию, процессом готовки топливовоздушного состава доводится неизменно управлять способом увеличения либо уменьшения числа представляемого в систему образования состава бензина. Наиболее качественно это осуществляется в современных системах впрыскивания бензина с электронным управлением электромагнитными форсунками.

Краска штампованных дисков, Высокооборотный двигатель V10

Комментарии:

• Назад
• Вперёд

Отношение воздух/топливо и коэффициент избытка воздуха

Наиболее часто используемый окислитель — кислород атмосферного воздуха, поэтому часто используется понятие коэффициент отношения воздух/топливо

— отношение массы L 0 a {\displaystyle L_{0a}} или объёма L V a {\displaystyle L_{Va}} воздуха к массе или объёму топлива:
L 0 a = m a m f , {\displaystyle L_{0a}={\frac {m_{a}}{m_{f}}},} L V a = V a V f , {\displaystyle L_{Va}={\frac {V_{a}}{V_{f}}},} где m a , m f {\displaystyle m_{a},\ m_{f}} — массы воздуха и топлива; V a , V f {\displaystyle V_{a},\ V_{f}} — объёмы воздуха и топлива.
Иногда, при расчётах по стехиометрическим уравнениям горения, применяют молярное отношение воздуха к топливу, при этом считают, что молекулярная масса воздуха примерно равна 29 г/моль.

L M a = M a M f , {\displaystyle L_{Ma}={\frac {M_{a}}{M_{f}}},} где M a , M f {\displaystyle M_{a},\ M_{f}} — молярное количество воздуха и топлива (число молей).

Воздух содержит другие газы, не участвующие в процессе горения, в основном это азот с объёмной (и молярной) концентрацией около 78 %. Для расчёта стехиометрического соотношения воздух/топливо этот азот и другие инертные газы нужно учитывать в уравнении химической реакции, для простоты коэффициентов уравнения примем, что в воздухе на 1 молекулу (объём) кислорода приходится 4 молекулы (объёма) азота, тогда уравнение горения метана в воздухе будет:

CH 4 + 2 O 2 + 8 N 2 ⟶ CO 2 + 2 H 2 O + 8 N 2 {\displaystyle {\ce {CH4 + 2O2 + 8N2 -> CO2 + 2H2O + 8N2}}} ,

откуда следует, что на 1 объём метана для стехиометрического горения в воздухе требуется приблизительно 10 объёмов воздуха, точнее — 9,66 объёмов, расхождение обусловлено тем, что в уравнении не учтён аргон воздуха с концентрацией около 1 об. % и точное объемное значение концентрации кислорода в воздухе равное 20,95 %.

Стехиометрические отношения воздух/топливо для некоторых топлив приведены в таблице для воздуха при температуре 25°С и давлении 100 кПа.

Отношение фактического объёма или массы воздуха к стехиометрическому объёму или массе воздуха называют коэффициентом избытка воздуха

α {\displaystyle \alpha } [1]:
α = L 0 a / L 0 a s t = L V a / L V a s t = L M / L M s t . {\displaystyle \alpha =L_{0a}/L_{0ast}=L_{Va}/L_{Vast}=L_{M}/L_{Mst}.}

Почему нужно смешивать бензин с маслом

Не все знают, как разбавлять бензин для двухтактного китайского скутера, и почему возникает необходимость перемешивания бензина с маслом в строго определенных пропорциях. Дело в том, что конструктивные особенности и принцип действия двухтактного мотора не позволяют для его работы использовать чистый бензин. Благодаря маслу, введенному в состав топливной смеси, осуществляется смазка и снижается трение в кривошипно-шатунном механизме.

Разбавление бензина маслом позволяет:

• повысить ресурс работы силовой установки;
• обеспечить эффективную смазку трущихся частей;
• избежать заклинивания частей двигателя из-за перегрева;
• предотвратить возможные поломки при работе мотора.

Кроме того, использование бензина, смешанного с маслом в необходимом процентном соотношении, позволяет избежать появления задиров, являющихся причиной ремонта. Недостаток масла способен вызвать перегрев элементов цилиндропоршневой группы и выход двухтактного мотора из строя.

Повышенная концентрация масла вызовет повышенный износ двигательного аппарата из-за образования толстого слоя нагара

Именно поэтому важно определиться с пропорцией, воспользовавшись таблицей, в которой указано необходимое количество масла для различных объемов бензина

Причиной образования нагара в рабочей камере является применение некачественного масла

Коэффициент избытка воздуха в различных топливосжигающих устройствах и двигателях

Зависимости мощности и удельного расхода топлива для ДВС с искровым зажиганием от коэффициента избытка воздуха

Двигатели внутреннего сгорания

Коэффициент избытка воздуха α {\displaystyle \alpha } всегда для стехиометрической смеси равен единице. Но практически в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) этот коэффициент отличается от 1. Так например, оптимальный с точки зрения экономичности α {\displaystyle \alpha } для двигателей с искровым зажиганием 1,03—1,05, это превышение обусловлено тем, что из-за несовершенства смешения топлива с воздухом в карбюраторе или цилиндре двигателя с впрыском топлива для полного сгорания топлива необходимо небольшое увеличение α {\displaystyle \alpha } . С другой стороны, наибольшая мощность двигателя при прочих равных достигается при работе на более богатых смесях ( α = 0 , 83…0 , 88 {\displaystyle \alpha =0,83…0,88} На рисунке показаны зависимости мощности и экономичности двигателя с искровым зажиганием от α {\displaystyle \alpha } и соотношения воздух/топливо для бензина при некоторых значениях α {\displaystyle \alpha } . Так, для бензина стехиометрическое соотношение воздух/топливо по массе составляет 14,7, для смеси пропан-бутан это соотношение равно 15,6.

В современных двигателях поддержание α {\displaystyle \alpha } близкого к оптимальному осуществляется с помощью автоматической системы управления соотношением топливо/воздух. Основным датчиком в таких системах служит датчик концентрации свободного кислорода в выхлопных газах двигателя — так называемый лямбда-зонд.

В дизельных двигателях для исключения сильного сажеобразования α {\displaystyle \alpha } поддерживают на уровне 1,1…1,3[2].

Газовые турбины

В камере сгорания газовой турбины, например двигателя самолёта α {\displaystyle \alpha } поддерживается близким к 1. Но перед лопатками турбины для снижения температуры газа из соображений жаропрочности лопаток газ из камеры сгорания разбавляется воздухом, отбираемым от компрессора турбины, что снижает его температуру от приблизительно 1600 °C до 1300…1400 °C, поэтому α {\displaystyle \alpha } в выхлопных газах турбины α {\displaystyle \alpha } значительно больше 1 и достигает 5.

Промышленные, отопительные и бытовые котлы

α {\displaystyle \alpha } в таких котлах существенно зависит от вида топлива. В газовых котлах небольшой мощности или производительности α {\displaystyle \alpha } составляет 1,2…1,4, в крупных энергетических котлахсжигающих природный газ — 1,03…1,1. В котлах, работающие на жидком и твёрдом топливе для полноты сгорания α {\displaystyle \alpha } поддерживается в пределах от 1,5 до 2…3.

Стехиометрический состав — смесь

Стехиометрический состав смеси — состав, который точно соответствует количественному содержанию веществ, соединяемых друг с другом при реакции горения.  

Для стехиометрического состава смеси ( R — R3), мощного центрального инициирования и других возможных в промышленности условий открытых технологических установок определены максимальные избыточные давления взрывов ( ДЯмакс): 1) быстро горящие смеси.  

Это уравнение справедливо при стехиометрическом составе мо-номерной смеси.  

Максимальное значение ип не соответствует стехиометрическому составу смеси, а относится к смеси более богатой, что объясняется более высокими скоростями химических реакций в этих смесях вследствие более высокой концентрации активных центров, зарождающихся при цепных реакциях. В табл. 16 приведены значения ип для стехиометрических смесей, а также максимальные значения ип и соответствующие им составы смесей.  

Если процесс протекает вблизи равновесия, то оптимальным должен быть стехиометрический состав смеси. Действительно, всякое отклонение исходного состава от стехиометрического будет вести к уменьшению равновесного выхода продуктов реакции, что видно из следующего.  

Применяя этот метод выращивания монокристаллов, необходимо учитывать возможность изменения стехиометрического состава смеси из-за повышенной летучести одного из компонентов, особенно, если расплав выдерживается некоторое время для удаления воздуха и газов.  

Нетрудно показать, что при протекании реакции вблизи равновесия оптимальным является стехиометрический состав смеси.  

Нормальная скорость горения зависит от теплоты сгорания или состава газовой смеси, причем максимальное значение и не соответствует стехиометрическому составу смеси, а относится к смеси более богатой, что объясняется избытком активных центров, зарождающихся при цепных реакциях.  

Экспериментальная оценка температуры остаточных газов в момент открытия впускного клапана показывает, что граница появления обратной вспышки при стехиометрическом составе смеси соответствует примерно 700 С. С увеличением частоты вращения температура остаточных газов возрастает и соответственно граница появления обратной вспышки сдвигается в область более бедных смесей. Это является достаточно убедительным доводом к предположению, что основной причиной воспламенения на впуске является контакт свежего заряда с остаточными газами в момент перекрытия клапанов.  

Поскольку М М, т.е. концентрация смеси при условии равномерного распределения топлива по объему превышает стехиометрическое значение, вероятность взрыва становится очень высокой, так как нижний концентрационный предел и стехиометрический состав смеси достигается на ранней стадии испарения и перемешивания газа с воздухом.  

Расходные шайбы рассчитывают, исходя из условий, что расход смеси должен быть равен номинальному, а содержание ацетилена в смеси должно составлять 33 % по объему, что соответствует стехиометрическому составу смеси.  

В табл. 2.6 приведено содержание горючего вещества в некоторых газо — или паровоздушных взрывоопасных смесях, соответствующее наиболее легко воспламеняемому составу смеси при воздействии на нее различных источников зажигания, а также соответствующее стехиометрическому составу смеси и составу смеси, при котором давление взрыва максимальное.  

Существенным достоинством данного метода очистки конвертированного газа является то, что он исключает наличие внешнего источника получения азота ( воз-духоразделительной установки), необходимого для отмывки разделяемой смеси от СО и дозирования получаемой азотоводородной смеси для достижения стехиометрического состава смеси.  

Конструкция

• Топливный бак, который снимается и имеет клапан.
• Винт для регуляции.
• Блок, с наличием фитиля.
• Съёмная решётка.
• Отражатель.
• Горелка.

На корпусе находится отражатель, его окрашивают порошковым красителем. От него зависит обогрев здания.

По центру конструкции располагается горелка.

Топливный бак, находящийся в задней части прибора, подаёт горючее в фитильную чашу самотёком.

Регулировочным вентилем устанавливается мощность обогрева.

В основном они изготовлены из огнеупорной стали и могут достигать до 10 кг в весе. Компактность прибора позволяет его транспортировать в различные места.

Бедная ТВС понятия

– это ТВС со сниженным содержанием бензина и с повышенным — воздуха.

Код ошибки, присваиваемый этой ошибке бортовым компьютером – Р0171. Дословно этот код расшифровывается, как очень бедная топливная подача. Иногда бедную ТВС называют низкокалорийной.

Бедная топливная смесь выдает себя такими признаками: очень плохая тяга, особенно заметная на крутых подъемах, перегрев двигателя, инжектор издает хлопающие звуки, из выхлопной трубы валит белый или серый дым.

Причины приготовления бедной ТВС: неисправность бензонасоса, использование бензина с водой или другими примесями, неисправность топливного датчика, неисправность вакуумных шлангов или впускного коллектора, форсунки подают слишком мало бензина, нарушение работы датчика давления.

Признаки образования богатой смеси

Образование богатой топливной смеси происходит с шикарным набором проявлений.

1. Первый и самый главный признак: загорается индикатор неисправности, выдаваемый бортовым компьютером автомобиля. Код ошибки: Р0172.
2. Глушитель автомобиля издает громкие хлопающие звуки. Происходит это из-за недостатка воздуха в цилиндрах двигателя и, как следствие, догорания воздуха уже в выхлопной трубе.
3. Выхлопные газы черного или серого цвета. Происходит из-за того, что ТВС сгорает не в двигателе, а в выхлопной трубе, отработанный газ не проходит никакой очистки фильтрами, при горении в трубе резко увеличивается количество атмосферного воздуха.
4. Автомобиль менее динамичен, менее мощный. Объясняется медленной скоростью сгорания топливной смеси. В результате медленного сгорания топлива, происходят провалы в мощности. При переобогащенной смеси возможно даже, что авто просто не сдвинется с места.
5. Резко возрос расход горючего. Объясняется неэффективностью расходования топливной смеси: низкую скорость сгорания, пытается покрыть дополнительным впрыском жидкого горючего.

Стехиометрическая смесь

В газовоздушных стехиометрических смесях давление при взрыве не превышает 10 ата.  

В случае стехиометрической смеси в отличие от смеси другого состава ( например, эквимолекулярной смеси Н2 02) при определенных условиях проведения реакции часто возможно практически полное превращение всех исходных веществ в продукты реакции.  

При обжиге стехиометрических смесей Се203: Si02 и 2Се203: 3Si02 образуются не чистые силикаты, а смеси нескольких соединений.  

В пламени стехиометрической смеси метан окисляется главным образом непосредственно, в то время как в случае пламени богатой смеси образуются метальные радикалы, рекомбинирующие с образованием этана ( СзНб), который затем окисляется. Таким образом, обнаруживается довольно неожиданный результат: для того чтобы иметь приемлемый механизм окисления метана, необходим дополнительный механизм окисления этана.  

Какое количество стехиометрической смеси следует ввести в сосуд объемом 500 л, чтобы получить один моль фосгена.  

Высокотемпературная рентгеносъемка стехиометрической смеси Si Si02 была осуществлена Брюером и Эдвардсом, а затем и другими. Новых линий не было обнаружено также и на образцах из смеси Si и Si02 прокаливавшихся при 1300 С с последующей закалкой и рентгеновском исследовании в обычной камере.  

Обычно в газовоздушных стехиометрических смесях давление при взрыве не превышает 10 кгс / см2 ( абс.  

Согласно уравнению, Стехиометрическая смесь окиси углерода с воздухом состоит из 2 1 3 76 6 76 равных объемов.  

Примером может служить стехиометрическая смесь нереагирующих веществ, например никеля и серы, подвергнутых изотермическому сжатию.  

Показатель степени для стехиометрической смеси ниже 60 аг заключается между 0 5 и 0 6; между 60 и 100 ат он уменьшается до 0 25 и затем вновь возрастает. Из графика видно также, что при увеличении содержания полистирола скорость горения быстро возрастает, проходит через максимум при — 8 % и затем медленно падает.  

Спонтанная реакция в стехиометрической смеси отвечает второму порядку как в нитробензоле ( раздел А), так и п-ксилоле ( раздел Б); именно об этом свидетельствует постоянство константы скорости, вычисленной по кинетическому уравнению обратимых реакций второго порядка.  

Рассмотрим времена реакции стехиометрической смеси при ф — 0 01 и — j — 0 01, что отвечает изменению давления на — — 1 я — 1 / 0 от величины рг Пусть р1 7 6 мм рт. ст. Определим время реакции при р р1 — — Др 7 6 — — 0 076 7 676 и РР.  

Общее понятие

Вникая в понятие, что такое слишком богатая смесь (ВАЗ , Skoda, BMW, Chevrolet и т. д.), следует сказать несколько слов о самом топливе. Оно состоит из соотнесенного в определенной пропорции бензина (дизеля) и воздуха. К цилиндрам двигателя подается жидкое горючее. От его количества во многом зависит это соотношение.

Богатой называется смесь, в которой бензина содержится больше, а воздуха — меньше нормы. Так как кислорода внутри камеры сгорания недостаточно, процесс работы двигателя теряет мощность. Догорание бензина происходит из-за этого уже в глушителе. Некоторые автомеханики называют такое состояние горючего высококалорийным.

Эти нарушения отражаются на внешнем виде свечей зажигания. На них появляется характерный черный нагар, копоть. Причин такому состоянию системы двигателя может быть несколько. Их обязательно необходимо найти и устранить.

Автоматическая система диагностики

Если система диагностики автомобиля показывает, что возникла ошибка «Слишком богатая смесь» , необходимо предпринять определенные действия. Для этого необходимо разобраться в принципах работы сканера.

Воздух подается в горючее при диагностике сенсора МАР и лямбда-зонд. Может, вызвана отклонениями именно этих систем. Однако, кроме них, проблемы могут быть связаны с отклонениями в тепловых зазорах (двигатель с ГБО), при механическом повреждении уплотнительных материалов, недостаточной компрессии или отклонении при работе ГРМ.

Чтобы понять, почему автоматическая диагностика указывает такую ошибку, владелец автомобиля может выполнить несколько действий. В первую очередь требуется проанализировать информацию, которую предоставляет сканер. Далее можно искусственно сымитировать условия появления такой неисправности.

Следующим шагом может стать проверка узлов и механизмов, например контактов, отсутствия подсоса, а также работоспособность систем, связанных с подачей топлива и кислорода в камеру сгорания.

Первые признаки неисправности карбюратора

Из-за несвоевременного или непрофессионального периодического обслуживания бензопилы, а также из-за сильной нагрузки могут время от времени возникать сложности в её работе. Для профессиональных работников такие поломки могут снизить эффективность их работы и испортить настроение на весь день.

О неправильной настройке карбюратора свидетельствуют такие признаки:

1. Инструмент заводится проблематично, после чего сразу же глохнет.
2. Бензопила глохнет при нажатии на газ.
3. Бензин расходуется в большом количестве, причём он в цилиндрах ещё остаётся и не выгорает до конца, а выхлопы чрезмерно густые.
4. Настройки карбюратора, установленные на заводе производителя, сбиты вследствие неправильного использования или самостоятельной регулировки.
5. В систему забора воздуха попал мусор. Из-за этого она вышла из строя.
6. Поршни двигателя израсходованы. Настройка карбюратора в этом случае только временно решит проблему.

В том случае, когда в карбюратор попала грязь, одной настройкой не обойтись. Здесь нужно просто его почистить. Когда поршни израсходованы, то требуется делать капитальный ремонт двигателя.