- •Историческая справка о развитии двигателей внутреннего сгорания
- •2. Устройство и принципы работы поршневых двигателей
- •2.1. Основные определения
- •2.2. Принцип работы поршневых двигателей внутреннего сгорания
- •3. Топливо
- •3.1.Элементарный состав и реакции сгорания топлив
- •3.2.Процессы воспламенения и горения
- •4. Четырехтактный цикл двигателя
- •5. Двухтактный цикл двигателя
- •6. Показатели двигателей
- •6.1. Индикаторная и эффективные показатели
- •7. Устройство двигателей внутреннего сгорания
- •7.1. Кривошипно-шатунный механизм
- •7.1.1. Поршневая группа
- •7.1.2. Шатунная группа
- •8. Механизм газораспределения
- •8.1. Элементы механизма газораспределения
- •9. Смазочная система
- •10. Система охлаждения
- •11. Система впуска
- •12. Основные пути снижения токсичности отработавших газов
- •12.1. Бензиновые двигатели
- •12.2. Снижение токсичности и дымности отработавших газов дизелей
- •13. Системы впрыскивания бензина
- •Литература
- •1.В.Ф.Мыльнев в.М. Сычев. Введение в специальность “Двигатели внутреннего сгорания”:чеб. Пособие./Юж.-Рос.Гос.Техн.Ун-т.-Новочеркасск:юргту, 2008.- 136c.
3.1.Элементарный состав и реакции сгорания топлив
Основными элементами, которые принимают во внимание при расчете реакций сгорания, являются углерод С, водород H и кислород O топлива. Обозначая массовое содержание этих элементов их символами, для 1кг топлива можно записать:
C + H + O =1 кг.
Химические реакции окисления углерода и водорода позволяют рассчитать теоретически необходимое количество кислорода для сгорания 1кг топлива. Так, для сгорания 1кг бензина необходимо затратить 14,96 кг воздуха, а для сгорания 1кг дизельного топлива требуется 14,45 кг воздуха. Количество воздуха, участвующее в процессе сгорания, может быть больше или меньше теоретически необходимого. Отношение количества воздуха, участвующего в процессе сгорания, к теоретически необходимому для полного сгорания топлива называют коэффициентом избытка воздуха α. В зависимости от значения α смеси делят на:
α =1, 0 нормальные;
α < 1,0-обогащенные – воздуха недостаточно для полного сгорания топлива;
α > 1,0 – обедненные – воздуха поступило больше , чем это теоретически необходимо .
В двигателях с искровым зажиганием применяют, в зависимости от режима работы, нормальные, бедные или богатые смеси. При пуске двигателя и при работе на малых нагрузках для устойчивого протекания сгорания в цилиндре требуется обогащенная смесь. Для получения максимальной мощности требуемый состав приготовляемой смеси должен составлять примерно α = 0,85 – 0,95.
В дизелях топливо подается непосредственно в цилиндр примерно за 25 – 300 до прихода поршня в ВМТ, а воспламенение должно произойти через 2 – 50 после начала впрыска. Окончание сгорания топливо воздушной смеси в дизелях с хорошо организованным процессом сгорания должно происходить через 25 – 300 после прохода поршнем ВМТ. Чтобы сжечь все подаваемое топливо за такой малый интервал времени требуется избыток воздуха. Поэтому в дизелях сжигают исключительно смеси обедненного состава. Состав горючей смеси определяет и состав продуктов сгорания, влияющий на полноту сгорания, мощность двигателя и токсичность отработавших газов.
3.2.Процессы воспламенения и горения
Существуют две теории воспламенения и горения топливовоздушных смесей –высокотемпературная от дополнительного источника ( искры) в бензиновых двигателях и низкотемпературная от температуры конца сжатия в дизелях.
Распространение пламени в однородных бензино- воздушных смесях возможно в сравнительно узком изменении состава смеси (α= 0,6-1,15) и происходит со скоростью 40-80 м/с.
При некоторых условиях нормальный характер распространения пламени нарушается ,что отражается на мощности и экономичности работы двигателя , шумности и токсичности отработавших газов , надежности и сроке работы двигателей.
К таким нарушениям сгорания относят следующие.
1. Пропуски вспышек в отдельных цилиндрах вследствие переобеднения смеси или позднего зажигания, малой мощности искры.
2.Вспышки во впускном трубопроводе могут происходить из-за переобеднения смеси или позднего зажигания.
3. Детонация –пламя распространяется по объему цилиндра со скоростью до 2000м/с в виде ударной волны. В зоне этой волны температура и давления магут значительно превосходить максимальные их значения при нормальном процессе.Работа при таком сгорании не допускается даже кратковременно ,так как сопряжено с выходом двигателя из строя.
Причины детонации: чрезмерно большой угол опережения зажигания,не соответствие октанового числа бензина степени сжатия двигателя ,
перегрев двигателя и др.