|
|
Сгорание бензина
Бензин является топливом, наиболее пригодным для
использования в двигателях автомобилей. Он представляет
собой чистую жидкость, которую можно легко сохранять
(естественно, с соблюдением всех предосторожностей против
возникновения пожара) и которая является легко текучей. Он
образует горючие пары при достаточно низкой температуре и
при сгорании высвобождает довольно большое количество тепла.
Перед тем, как бензин
сгорит, он должен быть превращен в пар и смешан с
соответствующим количеством воздуха, поскольку горение
представляет собой процесс химического соединения топлива с
кислородом.
Сырая нефть, из которой получают бензин, представляет собой
смесь различных соединений водорода и углерода (называемых
углеводородами), и бензин состоит из таких компонентов сырой
нефти, которые имеют температуру кипения в диапазоне
приблизительно от 30 до 200 °С.
Теплотворная способность
Количество теплоты, высвобождаемое при полном сгорании
единицы массы топлива, называется теплотворной способностью
топлива. Средняя величина теплотворной способности бензина
составляет приблизительно 44 мДж/кг.
Обогащение топливной смеси
Масса воздуха на килограмм топлива в смеси воздуха и топлива
дает соотношение воздуха и топлива в смеси, а пропорция
воздуха и топлива, необходимая для полного сгорания,
называется химически сбалансированной смесью и для бензина
приблизительно равна 15.
Смесь, содержащая большее количество топлива, то есть
имеющая соотношение воздух/топливо ниже 15, будет называться
обогащенной смесью, а смесь, содержащая большее количество
воздуха, то есть имеющая соотношение воздух/топливо выше 15,
будет называться обедненной смесью. Как обогащенная, так и
обедненная смеси будут гореть, но результаты при этом будут
различными.
Влияние соотношения воздух/топливо на работу двигателя
Смеси с соотношением воздух/топливо меньше приблизительно
восьми или больше приблизительно двадцати двух не могут
нормально зажигаться в цилиндрах двигателя внутреннего
сгорания, но и находящееся в этом диапазоне соотношение
воздух/топливо оказывает значительное влияние на
характеристики двигателя. (При этом предполагается, что
топливо в смеси полностью превращено в пар и тщательно
перемешано с воздухом, так что пропорции воздуха и топлива
одинаковые в каждой части всего объема смеси. На практике
это редко бывает в цилиндре двигателя, когда двигатель
работает.)
Можно рассчитать химически правильный состав смеси, дающий
наилучший результат, но в этом нет особой необходимости. Как
было указано в предыдущем разделе, невозможно, например, при
обычных условиях работы двигателя добиться, чтобы топливо
равномерно перемешалось
с воздухом и в некоторых случаях при своем зажигании топливо
является еще не полностью испарившимся.
Отклонения в соотношении воздух/топлива от идеального
соотношения влияют в основном на следующие параметры:
1. Среднее эффективное давление
Максимального значения эта величина достигает при несколько
обогащенной смеси. Верхняя кривая на рис. 14.1 показывает
зависимость величины среднего эффективного давления Ре от
соотношения воздух/топливо.
2. Степень сжатия
Скорость распространения пламени в смеси изменяется примерно
по такому же закону, по которому изменяется среднее
эффективное давление, и она ускоряется при некотором
обогащении смеси и заметно замедляется при обеднении смеси.
Результатом этого является то, что при обеднении смеси
двигатель больше разогревается в процессе работы.
3. Расход топлива
Он называется также удельным эффективным расходом топлива и
эта величина является наименьшей при смеси, несколько
обедненной в сравнении с химически идеальным составом смеси,
что видно по нижней кривой на рис. 14.1.
4. Состав отработанных газов
Если двигатель работает на химически идеальном составе
смеси, отработанный газ должен состоять из смеси двуокиси
углерода, водяного пара и азота. Однако, при не совсем
идеальном смешивании воздуха и топлива в отработанных газах
в дополнение к указанным газам будет иметься небольшое
количество моноокиси углерода. Если смесь сделать
обогащенной, пропорция двуокиси углерода в отработанных
газах уменьшится, тогда как количество моноокиси углерода
возрастет и будет также иметься небольшое количество
несгоревшего водорода. Когда будет достигнут определенный
предел горючести, в отработанных газах появится некоторое
количество несгоревшего углерода в виде черной угарной сажи,
ее появление всегда является признаком переобогащенности
смеси.
Если смесь будет более бедной, чем химически правильный
состав, количество двуокиси углерода в отработанных газах
будет уменьшаться. При небольшом обеднении смеси в
отработанном газе отсутствует моноокись углерода, но
содержание кислорода увеличивается.
Эти изменения состава отработанных газов могут
использоваться для оценки соотношения воздуха/топлива смеси,
на которой работает двигатель. Взятый образец отработанных
газов может быть подвергнут химическому анализу, хотя это и
невозможно сделать в ремонтной мастерской. В качестве
альтернативы можно воспользоваться прибором, который
называется анализатором отработанных газов
(газоанализатором) и определяет наличие изменений в
пропорции газов электронным образом, а результат
индицируется на шкале
назад
>> |
|
