план заняття
1. Організаційний момент - 3 хв.
2. Опитування студентів за попереднім матеріалом - 10 хв.
3. Виклад нового матеріалу - 55 хв.
4. Закріплення нового матеріалу -12 хв.
5. Підведення підсумків - 7 хв.
6. Домашнє завдання - 3 хв.
Разом: 90 хв.
Устаткування заняття:
- Мультимедіа, комп'ютер, DVD - диски;
- Слайди, плакати;
- Навчальні елементи;
Опитування (індивідуальний)
питання:
Ø Які механізми і системи входять до складу ДВС?
Ø Призначення і склад КШМ?
Ø Призначення, кінематичні схеми і склад ГРМ.
Ø Призначення і типи систем охолодження.
Ø Призначення системи змащення.
(фронтальний)
- Призначення та склад системи харчування ДВС.
Виклад нового матеріалу
Лекція № 1
Закріплення нового матеріалу:
(Проводиться фронтальне опитування по викладеної теми)
Ø Розбираємо правильність відповідей.
Ø Виставляємо оцінки, коментар;
Завдання додому:
Ø Заповнити зошит для лабораторних робіт з пройденої теми.
Ø Повторити пройдений матеріал.
Ø Не забуваємо про конструкторські розробки.
(Конспект лекції № 1)
Призначення системи харчування:
Очищення повітря і палива, приготування з них горючої суміші певного складу, подача її (або окремо повітря і палива) в камеру згоряння, а також відведення з циліндрів відпрацьованих газів. Відповідно до цього в системі харчування можна виділити наступні складові: система підготовки повітря, паливна система, система глушіння відпрацьованих газів.
Виходячи з цього призначення горючої суміші, система харчування повинна забезпечувати отримання на всіх режимах роботи двигуна необхідних потужних і економічних показників при допустимій токсичності відпрацьованих газів. Зазвичай це досягається при спільній роботі систем харчування, впуску, наддуву і регулювання.
До системи харчування пред'являються такі вимоги: забезпечення на всіх режимах роботи двигуна необхідного складу і кількості горючої суміші; швидке і плавне зміна складу суміші при переході двигуна з одного режиму роботи на інший; забезпечення рівномірного розподілу складу суміші по циліндрах; надійний пуск і швидке прогрівання холодного двигуна, надійний пуск гарячого двигуна; збереження стабільності регулювань в процесі експлуатації; корекція роботи системи живлення при зміні опору повітряного фільтра, температури і тиску навколишнього середовища, технічного стану в процесі експлуатації; мінімальні габарити і маса.
Класифікація систем харчування.
Вдізелях системи харчування ділять за такими ознаками:
за способом руху палива - тупикові і з циркуляцією палива;
за типом механізму подачі - з об'єднаними насосом і форсун кой (насос-форсунка) і розділеними насосом і форсунках.
У двигунах з іскровим запалюванням системи харчування бувають: карбюраторні і з впорскуванням бензину.
Компонування паливних систем показана на рис. 1.
У дизелях (рис. 1 позиції 1, 2) і двигунах з уприскуванням бензину (позиція 4) очистка палива двоступенева: паливо проходить через фільтри грубого і тонкого очищення (ФГС і ФТО). ТННД (паливний насос низького тиску) в дизелях подає палива в 1,5 - 2 рази більше, а в двигунах з уприскуванням бензину в 5 - 10 разів більше, ніж може бути використано. Тому частина палива після ТНВД (паливний насос високого тиску) повертається в бак або надходить в ТННД (система з циркуляцією палива). Перепуск невикористаного палива через бак і фільтри дозволяє за годину роботи кілька разів очистити весь запас палива в баку.
У дизелях, скомпонованих по позиції 2, ТНВД об'єднаний з форсункою, і цей пристрій названо насосом-форсункою. У дизелів бак, ФГС, ТННД і ФТО складають частину низького тиску системи живлення, аТНВД і форсунки -
частина високого тиску
Мал. 1 - структурні схеми паливних систем:
ТННД і ТНВД - паливні насоси відповідно низького і високого тиску; - подача палива; - злив невикористаного палива
За даними 1995 рік Із 1800 моделей, що випускаються в світі двигунів дизелями оснащені 14% автомобілів, бензиновими двигунами з карбюратором -10%, з уприскуванням бензину - 76%. Зниження вартості паливної апаратури сталося після застосування методу впорскування бензину під час процесу впуску, а не стиснення, як в дизелях, що дозволило забезпечити роботу форсунок при тиску 0,3 ... 1 МПа замість 13 ... 20 МПа у дизелів. Застосування електроніки дозволило підвищити точність управління даною системою.
Переваги системи упорскування бензину:
- висока літрова потужність двигуна і поліпшена економічність за рахунок точного розподілу доз палива по циліндрах (відхилення менше 5 ... 7% в порівнянні з 11 ... 25%, які дають карбюратори) і меншого опору впускного тракту (немає карбюратора);
- можливість точного регулювання складу горючої суміші, мінімальна токсичність відпрацьованих газів.
- поліпшення продувки циліндрів знижує їх температуру, що дозволяє підняти ступінь стиснення на 2 ... 3 одиниці.
До недоліків системи відносяться:
- висока вартість, обумовлена застосуванням дорогих пристроїв (форсунок, насоса, електроніки, спеціальних датчиків, нейтралізаторів);
- складне технічне обслуговування, що вимагає спеціального устаткування і високої кваліфікації персоналу;
- підвищені вимоги до якості і очищення бензину (при роботі з нейтралізаторами непридатний етилований бензин).
До сучасного автомобільного бензиновому двигуну висувають такі вимоги:
- висока економічність, т. Е. Витрата палива автомобілем повинен бути 3-5 л на 100 км / ч при літражі двигуна до 1,2 л і 4 - 6 л на 100 км / ч при літражі до 2 л;
- виконання норм ЄВРО за токсичністю;
- низькі показники по гучності;
- точне регулювання кута випередження запалювання і складу суміші на всіх режимах роботи двигуна.
Виконання цих вимог, особливо по економічності і токсичності, можливо тільки при використанні цифрових електронних систем. Кілька тисяч досвідчених даних вводяться в пам'ять електронного блоку управління (ЕБУ), виконаного на базі мікропроцесора (МП). Ці системи часто називають мікропроцесорними системами управління (МПСУ). Отримуючи від багатьох датчиків сигнали, МП визначає режим роботи двигуна і подає команди виконавчим органам (системі запалювання і форсунок), забезпечуючи точний кут випередження запалювання і склад суміші.
Наївигоднейшая характеристика суміші. Для кожного режиму роботи двигуна характерні свої значення αм і αек, відповідні максимальній потужності і найкращою економічності. Найбільша потужність досягається при повністю відкритій дросельної заслінки і збагачених сумішах, тобто при αм <1, а найкраща економічність - у разі згоряння сумішей при αек> 1.
У міру відкриття дросельної заслінки зменшується розрідження перед дросельною заслінкою рк і поліпшується ефективність згоряння, що вимагає підвищення αм і αек (рис. 2).
На повному навантаженні, коли необхідна максимальна потужність, доцільно працювати на α = αм (точка С), а на часткових навантаженнях переходити на економічний склад суміші α = α ек (лінія АВ). Для кожної частоти обертання характеристики будуть відрізнятися, так як з ростом п (обороти колінчастого валу) змінюється рк.
Таким чином, при кількісному управлінні навантаженням необхідно готувати склад суміші відповідно до кривої ABC і забезпечувати отримання найкращих енергетичних або економічних показників. У ряді випадків управління складом суміші вимагає відступу від α м або αек для забезпечення нормованих екологічних показників.
Приготування паливо-повітряної суміші, що складається з бензину і повітря, можливо за допомогою системи упорскування бензину у впускний трубопровід, або безпосередньо в циліндр, або ж за допомогою карбюраторної системи.
Мал. 2 Наївигоднейшая характеристика карбюратора:
1 економічний склад суміші; 2 = мощностной склад суміші
Мал. 3 Схема системи харчування карбюраторного двигуна:
1 горловина; 2 кришка; 3 датчик; 4 - покажчик; 5,10,11 і 15 топлівопроводи; 6 - повітряний фільтр; 7 - карбюратор; 8, 9, 14 і 17 - газопроводи; 12- насос; 13 - паливний фільтр; 16 - глушник; 18 -паливний бак.
Система харчування з карбюратором.
Принцип работисістеми харчування з карбюратором полягає в наступному.
Повітря надходить через очисник повітря 6 (рис. 3), який є одночасно глушником шуму, що виникає при впуску, в карбюратор 7.
Паливо з паливного бака 18 за допомогою насоса 12 подається по трубопроводу в фільтр тонкого очищення, а потім в карбюратор 7. Щоб виключити утворення в системі живлення парових пробок, частина палива, що підводиться до карбюратора, перепускается по трубопроводу 5 назад в паливний бак. Підвищена циркуляція палива забезпечує зниження його температури. Паливний бак включає заливну горловину 1 і її кришку 2, а також датчик 3 з покажчиком 4 рівня для контролю кількості палива в баку.
У карбюраторі утворюється необхідна топливовоздушная суміш, яка по впускному трубопроводу подається до циліндрів. Процес підготовки суміші триває аж до її переміщення в циліндр.
Карбюратор є центральним елементом системи, що забезпечує отримання необхідних економічних і потужних показників на всіх режимах роботи двигуна при допустимій токсичності відпрацьованих газів. До нього ставляться такі вимоги:
- точне дозування подачі палива у впускний тракт двигуна;
- змішання палива з повітрям (в початковій стадії) з метою утворення горючої суміші потрібного складу;
- ізмененіеколічества горючейсмесі відповідно до режиму роботи двигуна.
Карбюраторні системи харчування в сучасних двигунах провідними фірмами світу зараз не використовуються.
Системи харчування газом.
В автомобільних двигунах в якості палива використовують стислі природні (СПГ) і зріджені нафтові (СНД) гази.
Застосування газових палив на автомобілях дозволяє:
- отримати значний економічний ефект і суттєво поліпшити екологічні показники;
- знизити викиди СО - в два рази, СН - на 50 - 100% і NOX - на 20 - 30%.
До недоліків застосування газових палив слід віднести:
- зниження потужності двигуна на 10 - 20%;
- збільшення габаритів і маси паливної апаратури, а, отже, погіршення експлуатаційних показників автомобіля;
- зниження майже вдвічі запасу ходу автомобіля при роботі на стиснутому природному газі;
При роботі на зрідженому нафтовому газі запас ходу автомобіля залишається таким же, як у бензинового варіанту при незначному збільшенні його маси.
Фізико-хімічні властивості газів обумовлюють специфіку систем харчування газових двигунів:
- газ знаходиться в балонах під високим тиском, тому в системах немає насосів. Однак необхідні редуктори для зниження тиску газу і підігрівач для запобігання замерзання конденсату водяної пари;
- найчастіше системи харчування є двопаливними - в якості резервної використовують систему харчування бензином. Однак паливна економічність таких двигунів погіршена через неоптимальною ступеня стиснення.
Резервна система харчування бензином забезпечує короткочасну роботу двигуна при отриманні до 50% його номінальної потужності.
Особливості робочих процесів паливних систем дизелів.
Паливні системи дизелів поділяють на системи безпосередній ного впорскування і акумуляторні. Вони можуть мати як традиційні механічні пристрої управління, так і електричні з електронним управлінням.
До паливних систем безпосереднього впорскування відносяться:
- системи розділеного типу, у яких секції паливного насоса високого тиску (ТНВД) і форсунки виконані окремо і з'єднані топливопроводом високого тиску. Такі системи набули найбільшого поширення;
- системи з насос-форсунками, у яких секція насоса і форсунка виконані в одному вузлі, а паливопровід високого тиску відсутній.
Палива і їх властивості.
У дійсному циклі двигуна відбуваються фізико-хімічні перетворення робочого тіла. У циліндр двигуна надходить свіжий заряд - повітря або топливовоздушная суміш. Потім свіжий заряд змішується з рештою в камері згоряння залишкової ми газами, утворюючи робочу суміш. У процесі згоряння при виділенні теплоти робоча суміш перетворюється в відпрацьовані гази (ОГ). Окислювачем при горінні палива є кисень атмосферного повітря. В якості рідкого палива для двигуна використовують продукти переробки нафти - бензин і дизельне паливо, що представляють собою суміші різних вуглеводнів. Можуть застосовуватися й інші види палива - стислий і зріджений ний гази; синтетичні палива, одержувані переробкою вугілля, сланців, бітумінозних пісків; спирти; ефіри та ін.
До палив висувають такі вимоги:
- максимальний вміст хімічної енергії в одиниці об'єму та повнота виділення теплоти;
- мінімальне утворення токсичних продуктів;
- надійна подача палива і високоякісне смесеобразование в широкому діапазоні зміни зовнішніх умов, на всіх режимах роботи двигуна, включаючи пуск;
- мінімальна схильність до утворення нагару і корозійно-агресивних продуктів згоряння; висока термічна стабільність і хороші миючі властивості;
- стабільність властивостей при зберіганні і транспортуванні;
- відсутність механічних домішок і води;
- можливо мала пожежонебезпека;
- прийнятна вартість.
Властивості палив діляться на фізико-хімічні та експлуатаційні. Фізико-хімічні властивості характеризують стан і склад палива: щільність, поверхневий натяг, в'язкість, фракційний та хімічний склад.
Експлуатаційні властивості відображають необхідні енергетичні, економічні та екологічні показники двигунів і надійність їх роботи (займистість, випаровуваність, антидетонаційні властивості, пускові і низькотемпературні якості). Бензини для автомобільних двигунів є сумішами вуглеводнів, які википають в діапазоні температур 40 ... 200 ° С. У Російській Федерації виробляють бензини марок А-76, АІ-93, АІ-95, АІ-98, а також бензини з поліпшеними екологічними властивостями. Цифри в марці бензину характеризують його антидетонаційні властивості, які оцінюють октановим числом (0 год). Воно чисельно одно процентному змісту в суміші изооктана з 0 год = 100 і гептана з ОЧ = 0, яка має таку ж детонационную стійкість, як і випробовуваний бензин. Октанове число оцінюють по моторному методу в одиницях ОЧМ і по дослідницькому методу в одиницях ОЧИ. ОЧИ> ОЧМ на 8 ... 12 одиниць. Цю різницю називають чувствітельностьюбензіна до октанового числа.
Найменшою детонаційної стійкістю володіють парафіни, найбільшою - ароматичні вуглеводні. Октанове число бензину підвищують добавкою в нього низкокипящих високооктанових вуглеців або кисневмісних речовин - метилового спирту, метілтетрабутілового ефіру і інших антидетонаційних присадок (тетраетилсвинцю і тетраметілсвінца, а також металлокарбонатов, алкилгалогенидов). Застосування присадок на основі свинцю обмежено в експлуатації через їх токсичності. При збільшенні ступеня стиснення і діаметра циліндра необхідно використовувати паливо з великим октановим числом.
Испаряемость бензинів визначається їх фракційним складом і тиском насичених парів. Испаряемость впливає на пускові властивості двигуна при низьких температурах, на схильність до утворення парових пробок у системі живлення при високих температурах, а також на прийомистість двигуна.
Прокачиваемость, схильність до утворення відкладень, кор розіонная активність є важливими експлуатаційними властивостями бензинів.
Дизельні палива для автомобільних і тракторних дизелів виробляють з гидроочищенних фракцій прямої перегонки нафти.
У Російській Федерації виробляють дизельне паливо, призначене для використання при різних температурах навколишнього повітря: Л (літнє) - Про ° С і вище, З (зимове) - мінус 20 ° С і вище; А (арктичне) - мінус 50 ° С і вище.
Важливими експлуатаційними якостями дизельного палива є випаровуваність, займистість, низькотемпературні властивості.
Испаряемость дизельного палива залежить від фракційного складу, щільності та в'язкості.
Займистість дизельних палив оцінюють цетановим чис лом (ЦЧ). Його визначають за об'ємною вмісту цетана (ЦЧ = 100) в суміші з
а-метилнафталіном (ЦЧ = 0), яка при випробуванні на одноциліндровою установці має однакову займистість з досліджуваним паливом. Для швидкохідних дизелів ЦЧ = 45. Пускові властивості дизеля поліпшуються при підвищенні ЦЧ.
Набліжена зв'язок между ОЧ и ЦЧ віражається залежністю: ЦЧ = 60 - ОЧ / 2. Таким чином, паливо, что має високим ЦЧ (добре воспламеняемостью), ма ють мале ОЧ (низька детонаційну стійкість). При зніженні температури до питань комерційної торгівлі значень дизельне паливо мутніє, з него почінають віпадаті кристали вуглеводнів. При подальшому зниженні температури дизельне паливо втрачає здатність проходити через фільтр з необхідною швидкістю. Далі воно застигає. Для поліпшення низькотемпературних властивостей дизельне паливо очищають від парафінових вуглеводнів і збагачують спеціальними присадками.
Газоподібні палива, що застосовуються в автомобільних двигунах, по агрегатному стані при нормальних умовах підрозділяють на стислі і зріджені.
У стиснутому газі (зазвичай це природний газ) до 95% метану СН4.
Зріджені гази є в основному продуктами переробки попутних газів і газів газоконденсатних родовищ. Вони містять бутан-пропанові і бутилен-пропіленові суміші, що знаходяться при нормальній температурі в рідкому стані. Об'ємна теплота згоряння газів істотно менше, ніж рідких палив. Основні переваги газових палив в порівнянні з бензиновими: внаслідок високої ефективності спалювання можуть забезпечити більший ККД; дозволяють значно збільшити ступінь стиснення; забезпечують надійний пуск при низьких температурах; задовільні екологічні властивості, обумовлені відсутністю свинцю, оксидів металів, ароматичних вуглеводнів, низьким вмістом сірки.
Водень є перспективним паливом, яке має найвищу теплотою і температурою згоряння і утворює «чисті» продукти при згорянні, не рахуючи оксидів азоту. Перешкодами для застосування водню є висока вартість його отримання, труднощі із зберіганням і заправкою.
Кислородосодержащие з'єднання, що застосовуються в якості палива для двигунів - спирти (метанол, етанол, пропанол), ефіри і рослинні масла. Найбільше застосування знайшов метанол, який отримують з вугілля, сланців, деревини, біомаси. Октанове число спиртів більше, ніж у бензинів, тому їх доцільно застосовувати в двигунах з іскровим запалюванням. Однак вони мають істотні недоліки: низькою теплотою згоряння, корозійні, високою теплотою випаровування, гігроскопічність. Похідні спиртів (метілтетрабутіловий ефір, диметиловий ефір) позбавлені цих недоліків.
Водопаливної емульсії істотно знижують вміст сажі і оксидів азоту в відпрацьованих газах, підвищують ефективність дизельних палив. Зазвичай використовують емульсії типу «вода в паливі», в яких об'ємний вміст води становить 10 ... 40%. Емульсії знижують температуру полум'я і підвищують повноту згоряння завдяки поліпшенню сумішоутворення палива з повітрям через «мікровзривов» крапель води.
До недоліків емульсій можна віднести схильність до розшарування з паливом і неможливість їх використання при низьких температурах.
Синтетичні палива застосовують як в чистому вигляді, так і в якості добавок до вуглеводневим палив. Вони можуть бути отримані з кам'яного вугілля у вигляді синтетичних бензинів і дизельних палив, метанолу. Недоліки таких палив - менша теплота згоряння, більший вміст сірки і сполук азоту, підвищена температура застигання.
Теплофізичні властивості палив і їх продуктів згоряння.
Горіння палива є екзотермічну реакцію,
яка йде з виділенням теплоти. Вища теплота згоряння
палива Нв визначає повний тепловий ефект реакцій з урахуванням конденсації водяної пари, що утворюються при згорянні.
У поршневих ДВС продукти згоряння не охолоджуються до темпера-
тури, при якій відбувається конденсація водяної пари. тому
в розрахунках двигуна використовують нижчу теплоту згоряння Нн.
Для двигуна з іскровим запалюванням Нн = 44 МДж / кг, для дизеля
Нн = 42,5 МДж / кг.
Процеси сумішоутворення і згоряння в двигунах з іскровим запалюванням.
Процеси смесеобразованіяі згоряння в двигуні з іскровим запалюванням визначаються фізико-хімічними властивостями палива, способом його подачі (для бензінавприсківаніе або карбюрація) або смесітелемгазового двигуна, а також режимом його роботи.
Сумішоутворення.
Комплекс взаємопов'язаних процесів дозування палива і повітря, розпилювання ііспаренія палива, а такжеперемешіванія палива з повітрям називається смесеобразованием. Від складу і качестватоплівовоздушнойсмесі, отриманої при сумішоутворення, залежить ефективність процесу згоряння.
У чотиритактних двигунах зазвичай організовують зовнішнє сумішоутворення, яке починається дозуванням палива і повітря в форсунки, карбюраторі або в змішувачі (газовий двигун), триває у впускному тракті завершується в циліндрі двигуна.
Процес сумішоутворення полягає в змішуванні парів бензину з повітрям. Кількість повітря повинно бути строго певним, в іншому випадку отримати нормальну роботу двигуна неможливо.
Приготована горюча суміш повинна відповідати таким вимогам:
- в циліндрах двигуна суміш повинна згоряти за дуже короткий відрізок часу, що вимірюється тисячними частками секунди.
Це забезпечує максимальний тиск газів на днище поршня,
а отже, максимальну роботу від розширення газів;
- згоряння бензину в суміші має відбуватися якомога повніше. Це буде сприяти підвищенню використання теплоти, перетворюється на механічну роботу, і поліпшенню економічних показників роботи двигуна.
Карбюрація суміші. Для забезпечення швидкого і повного згоряння палива необхідно роздрібнити його на дрібні краплі. Чим більше поверхня, тим активніше відбувається окислення молекул палива - горіння. Процес дроблення і випаровування бензину та інших легких видів палив під дією струменя повітря носить назву, карбюрація. Прилад, який забезпечує цей процес, називають карбюратором.
Для кращого протікання процесу згоряння потрібно, щоб паливо попадало в циліндри мелкораздробленного або у вигляді пари. Випаровування палива багато в чому залежить від поверхні випаровування. Поверхня випаровування 1000 крапель в 10 разів більше, ніж поверхня однієї краплі тієї ж маси. Процес розпилення палива заснований на розбиванні випливає зі швидкістю 4 ... 6 м / с з розпилювача (спеціальної трубки) палива струменем повітря, що рухається зі швидкістю до 150 м / с. Середній діаметр крапель на виході з карбюратора становить приблизно 100 мкм. На дроблення та його випари потрібна значна теплота, що може призводити до утворення інею на стінках карбюратора і колектора. Для зниження цього явища багато карбюратори мають систему підігріву.
При русі паливо-повітряної суміші по впускному колектору відбувається зіткнення крапель палива зі стінками, в результаті чого утворюється паливна плівка, яка відносно повільно рухається до циліндра. Кількість палива в ній може досягати 25% всієї подачі. Всі ці фактори призводять до нерівномірності розподілу палива по циліндрах, яке може досягати 10 ... 20%. Крім того, легкі фракції бензину випаровуються швидше, а важкі можуть залишатися в циліндрі не випарувався,. Ці фракції мають меншу октанове число, що також впливає на процес згоряння.
Газоповітряна суміш (при роботі на газі) більш однорідна і не створює паливної плівки.
Випаровування палива необхідно для отримання однорідної суміші палива з повітрям і організації ефективного процесу згоряння. У впускному каналі, до надходження в циліндр, суміш є двофазної. Паливо в суміші знаходиться в газовій і рідкій фазах.
При центральному сприскування і карбюрації для випаровування плівки впускний трубопровід спеціально підігрівають рідиною з системи охолодження або відпрацьованими газами. Залежно від конструкції впускного тракту і режиму роботи на виході з впускного трубопроводу в горючій суміші паливо на 60 ... 95% знаходяться у вигляді пари. Процес випаровування палива триває і в циліндрі під час тактів впуску і стиснення, а до початку згоряння паливо випаровується практично повністю. Умови для випаровування бензину на режимах холодного пуску погіршуються, а частка випарувався палива перед надходженням в циліндр при цьому становить лише 5 ... 10%.
Нерівномірність складу суміші, що надходить в різні циліндри двигуна, при центральному уприскуванні і карбюрації визначається різною геометрією і довжиною каналів (неоднаковим опором гілок впускного тракту), різницею швидкостей руху повітря і парів, крапель і, головним чином, плівки палива.
При невдалої конструкції впускного тракту ступінь рівномірності складу суміші може досягати ± 20%, що істотно знижує економічність і потужність двигуна.
Нерівномірність складу суміші залежить також від режиму роботи двигуна. При центральному уприскуванні і в карбюраторному двигуні з ростом частоти обертання поліпшуються розпилювання і випаровування палива, тому нерівномірність складу суміші знижується. Сумішоутворення поліпшується при зменшенні навантаження двигуна.
Отримана таким чином суміш найдрібніших частинок і парів бензину з повітрям називається горючою сумішшю.
В циліндрах двигуна горюча суміш змішується з рештою там від попереднього циклу продуктами згоряння (залишковими газами) і перетворюється в робочу суміш.
У карбюраторних двигунах процес сумішоутворення відбувається в тисячні частки секунди. За цей час бензин, що надходить в змішувальну камеру карбюратора, повинен досить тонко розпорошитися, перемішатися з повітрям і випаруватися. Розпилення палива відбувається головним чином через різницю швидкостей надходження палива і повітря.
Найбільша швидкість палива в камері змішувача карбюратора дорівнює 5 ... 7 м / с, а повітря - приблизно в 20-25 разів більше \ і становить 100 ... 150 м / с.
З підвищенням швидкості повітря в камері змішувача тонкість розпилювання бензину збільшується, це збільшує і швидкість його випаровування.
Збільшення швидкості випаровування бензину відбувається ще й за рахунок підігріву горючої суміші гарячими стінками циліндрів, камер згоряння і днищами поршнів.
Якщо такий підігрів суміші виявляється недостатнім, то застосовують місцевий підігрів ділянки впускного газопроводу, що зв'язує карбюратор з циліндрами двигуна відпрацьованими газами. Найбільш повне смесеобразование забезпечується при температурі 45 ... 65 ° С.
Склад горючої суміші. Для повного згоряння 1 кг бензину теоретично потрібно близько 15 кг (або 12,5 м3) повітря. Однак при роботі карбюраторного двигуна кількість повітря в горючій суміші може бути більше або менше теоретично необхідного. Тому склад горючої суміші характеризується коефіцієнтом надлишку повітря α, який являє собою відношення дійсної кількості повітря L Д, який бере участь в згорянні палива, до теоретично необхідного його кількості L Т. Якщо в горючій суміші на 1 кг палива припадає 15 кг повітря, то суміш називається нормальної і в цьому випадку α = L Д / LT = 1. Якщо в горючій суміші на 1 кг палива припадає 15 ... 17 кг повітря, то її називають збідненого ( α = 1,05 ... 1,15), при утриманні же повітря понад 17 кг - бідної (α = 1,20 ... 1,25). Горючу суміш, яка містить 12 ... 15 кг повітря на 1 кг палива, називають збагаченої (α = 0,80 ... 0,95), а при вмісті повітря менше 12 кг - багатою (α = 0,4 ... 0,7). Найбільш економічна робота двигуна досягається на збідненої суміші (при α = 1,05 ... 1,15).
Режими роботи двигуна
Під сталим режимом роботи слід розуміти здатність двигуна тривалий час зберігати стабільні показники при незмінній частоті обертання. Карбюраторний автомобільний двигун має такі основні режими роботи: пуск холостий хід, мале навантаження, середнє навантаження, максимальне навантаження, перехід з малої навантаження на максимальну.
Необхідно відзначити, що цей поділ умовний, так як при експлуатації двигун працює в режимі змінних навантажень і частот обертання колінчастого вала, тобто на несталих режимах. При пуску непрогрітого двигуна потрібно дуже багата суміш α = 0,3 ... 0,5, так як при малій частоті обертання колінчастого вала паливо погано перемішується з повітрям, слабо випаровується, конденсується на стінках впускного тракту у вигляді паливної плівки. Це призводить до того, що в циліндри двигуна потрапляє незначна кількість пускових фракцій, які забезпечують гарантований пуск двигуна. Перезбагачення суміші під час пуску двигуна сприяє надходженню в циліндри двигуна достатньої кількості пускових фракцій.
На режимі холостого ходу при малій частоті обертання в циліндри двигуна подається суміш з α = 0,7 ... 0,9. Необхідність збагачення суміші викликана значною кількістю залишкових газів, які залишаються в циліндрах двигуна внаслідок погіршення процесу газообміну при прикритої дросельної заслінки, тому лише багата суміш забезпечує стійку роботу двигуна.
Режими малих і середніх навантажень є найбільш характерними для автомобільного двигуна в процесі експлуатації, тому бажано саме на цих режимах забезпечити необхідну паливну, економічність. Це досягається подачею в циліндри двигуна суміші з а = 1,05 ... 1,10 (економічна суміш).
При переході від режиму, при якому досягаються найкращі економічні показники двигуна, до режиму повного навантаження потрібна багата суміш з α = 0,85 ... 0,90, так як при такому складі досягається максимальна швидкість згоряння заряду, що надійшов в циліндри двигуна.
Режим різкого переходу від малих навантажень до максимальних характерний для розгону автомобіля. При різкому відкритті дросельної заслінки можливо збіднення горючої суміші, так як паливо в силу того,
що має велику масу, ніж повітря, і внаслідок гідравлічного опору каналів і жиклерів не встигає набрати швидкість, що забезпечує необхідне співвідношення палива і повітря в камері змішувача карбюратора. Тому карбюратор забезпечується спеціальним пристроєм, який запобігає збіднення суміші.
Список літератури:
- Вахламов В.К., Шатров М.Г., Юрчевскій А.А., «Автомобілі», М., Академія, 2007 р
- Богатирьов А.В. та ін., «Автомобілі», М., Колос, 2004 р
- Пузанков А.Г., «Автомобілі. Конструкція, теорія і розрахунок », М., Академія, 2007 р
- Тур Є.Я., Серебряков К.Б., Жолобов А.А., «Пристрій автомобіля», М., Машинобудування, 1991 р
5. Пехальскій А.П., Пехальскій І.А., «Пристрій автомобілів», М., Академія, 2005 р
Ø Призначення і склад КШМ?