Скорость сгорания твс
Как было показано выше, сгорание топливовоздушной смеси в двигателе происходит не мгновенно, а в течение некоторого времени. Для существующих двигателей суммарная продолжительность І-й и ІІ-й фаз горения составляет 0,003 ÷ 0,01 сек, что соответствует повороту коленвала на угол 30÷450.
Скорость сгорания ТВС обычно оценивают по средней скорости распространения пламени по объему камеры сгорания, выраженной в метрах в секунду. Для нормально работающего двигателя величина скорости распространения пламени во второй фазе составляет 20÷30 м/сек. Температура и давление в цилиндре в точке Z (рис. 1-11) достигают максимальной величины, составляя для современных двигателей соответственно 2600÷2800К и 50÷80 кг/см2. Продолжительность сгорания зависит от температуры смеси, степени сжатия, наличия остаточных газов в цилиндре, наличия вихревых движений смеси, частоты вращения коленчатого вала, числа и расположения свечей, формы камеры сгорания и состава смеси.
Чем больше температура смеси перед воспламенением, тем больше скорость ее сгорания.
С увеличением степени сжатия скорость сгорания увеличивается, так как увеличивается температура смеси к моменту ее воспламенения.
Присутствие остаточных газов в количестве примерно до 10% от количества свежей смеси почти не отражается на скорости сгорания; дальнейшее увеличение их уменьшает скорость сгорания.
Чем больше завихренность смеси, тем быстрее она сгорает и тем больше будет скорость сгорания.
Повышение числа оборотов коленчатого вала увеличивает скорость поступления смеси в цилиндр, что приводит к увеличению интенсивности вихревых движений смеси и, следовательно, к увеличению скорости сгорания.
С увеличением числа свечей сокращается путь, проходимый пламенем, вследствие чего при неизменной скорости распространения пламени уменьшается продолжительность сгорания и возрастает скорость нарастания давления. Однако применение большого количества свечей усложняет конструкцию цилиндра. Кроме того, опытом установлено, что эффективное сгорание в цилиндре вполне обеспечивается двумя свечами. Поэтому в современных двигателях обычно устанавливают две свечи, расположенные одна против другой. Расположение свечей также влияет на время сгорания: чем меньше будет расстояние между свечой и наиболее удаленным местом камеры сгорания, тем меньше будет продолжительность сгорания смеси.
Форма камеры сгорания также оказывает влияние на время сгорания смеси, так как от нее зависит величина пути, проходимого пламенем, и степень завихренности смеси.
Сильное влияние на скорость сгорания смеси оказывает ее состав. Установлено, что при α= 0,85 ÷ 0,90 скорость сгорания смеси наибольшая (рис.1-12). При изменении состава смеси по сравнению с указанным выше уменьшается скорость ее сгорания. При очень богатых или очень бедных смесях работа двигателя невозможна, так как смесь хотя и воспламеняется от электрической искры, но пламя не в состоянии распространиться по объему камеры сгорания вследствие недостатка кислорода (богатая смесь) или недостатка топлива (бедная смесь). Коэффициенты избытка воздуха, при которых прекращается распространение пламени по объему смеси, называются пределами воспламеняемости. Как было сказано выше, для бензиновоздушных смесей пределы воспламеняемости составляют: для богатой смеси αmin ≈ 0,3÷0,4 и αmax ≈ 1,3—1,5.
Рис.1-12. Зависимость скорости горения ТВС (ω) от коэффициента избытка воздуха (α)
Эти свойства смеси необходимо учитывать при эксплуатации авиационных двигателей. Например, в летнее время, при высокой температуре окружающего воздуха, при запуске только что остановленного (горячего) двигателя нельзя заливать много бензина в цилиндры, так как бензин быстро испаряется и вызывает чрезмерное обогащение смеси, при котором двигатель не может давать вспышек, т. е. не запускается при совершенно исправных системах запуска и зажигания.
Наоборот, при низких температурах окружающего воздуха (в зимнее время) необходимо увеличивать заливку бензина в цилиндры перед запуском двигателя, так как при недостаточной заливке вследствие слабой испаряемости бензина при низких температурах смесь будет слишком бедной и двигатель не запустится.
Для двигателя АШ-62ИР максимальные давление и температура в цилиндрах составляют: 65÷70 кгс/см2 и 2500C°.