Горюча суміш та вплив її складу на роботу двигуна, Автолюкс
Гарюча суміш і вплив її складу на роботу двигуна. Горючі суміші, необхідні для роботи карбюраторного двигуна, готуються в сумішоутворюючому пристрої карбюратора і впускному трубопроводі двигуна.
Час, що відводиться для приготування сумішей, визначається робочим процесом двигуна. Для сучасних двигунів цей час надзвичайно замало і становить 0,007 -0,015 с.
Кількість палива, що випаровується, в заданому об'ємі повітря залежить від його фракційного складу і тиску насичених парів.
Іншою неодмінною умовою утворення горючих сумішей є необхідність підведення тепла до палива, що випаровується. Практично це здійснюється підігрівом впускного трубопроводу, що зв'язує карбюратор із циліндром двигуна.
Температура підігріву суміші, що забезпечує найкраще сумішоутворення, становить 40 - 60 ° С.
Дуже велике значення для сумішоутворення має ступінь розпилювання палива в сумішоутворювальному пристрої карбюратора. Чим дрібніше розпорошується паливо, тим швидше і краще воно випаровується. При цьому значний вплив на випаровування палива надає швидкість руху повітря в змішувальній камері.
При малій швидкості повітря вступає в контакт з крапельками палива, що випаровується, швидко насичується його парами, і випаровування сповільнюється. При великій швидкості повітря умови випаровування палива покращуються, так як потік повітря захоплює за собою пари палива, що випарувалося, і процес випаровування прискорюється.
Висока швидкість повітря створює у впускному трубопроводі завихрення суміші, що також сприяє кращому перемішування парів палива та повітря та підвищує однорідність суміші.
Вміст палива та повітря в паливнійсуміші характеризує її склад. Склад суміші найпростіше можна оцінити кількістю повітря, що припадає на 1 кг палива.
Різні види рідких палив вимагають повного згоряння неоднакова кількість повітря. Так, для повного згоряння 1 кг бензину необхідно 15 кг повітря за нормального атмосферного тиску; та температурі 20°С. У цьому випадку суміш називається нормальною, а кількість повітря 15 кг теоретично необхідним.
Насправді визначення складу суміші використовують показник, званийкоефіцієнтом надлишку повітря α.
Він є відношенням кількості повітряLg, що дійсно надійшло з сумішшю в циліндр, до кількості повітряLn у нормальній суміші, тобтоα=Lg/Ln. Якщо в горючій суміші повітря міститься стільки, скільки необхідно для повного згоряння палива (Lg=Ln=15кг), тоα =1. При відхиленнях коефіцієнтаα від 1 розрізняють суміші збагачені та багаті (α менше 1), збіднені та бідні (α більше 1).Збагачені та багаті суміші характеризуються недоліком повітря, в збіднені та бідні - надлишком повітря.
Горючі суміші займаються лише у певних межах зміни їх складу. Ці межі можуть бути виражені коефіцієнтом надлишку повітря і називаються межами займистості сумішей, які для бензинових горючих сумішей оцінюють орієнтовноα = 0,4-1,4. Залежно від зміни зовнішніх умов, головним чином початкової температури, межі займистості сумішей можуть дещо відхилятися від зазначених значень. Наприклад, при 0°Сα =0,53-1,23, при 100°Сα =0,4-1,6.
Намежі займистості сумішей впливає також кількість відпрацьованих газів, що залишилисяу циліндрі двигуна після завершення такту випуску. Залишкові гази звужують межі займистості сумішей.
Склад горючих сумішей безпосередньо впливає на потужність і економічність двигуна і сильно залежить від режиму роботи двигуна.
Для роботи двигуна в режимі холостого ходу або малих навантажень, т. е. при сильно прикритій дросельній заслінці, найкраще мати збагачену суміш. За цих умов розпилювання та випаровування палива в карбюраторі погіршуються внаслідок малих швидкостей повітряного потоку в дифузорі. Крім того, з прикриттям дросельної заслінки збільшується кількість продуктів у циліндрі, які залишаються там після попереднього робочого циклу. Щоб компенсувати цей недолік, необхідно суміш зробити значно збагаченою (α = 0,65-0,75). У цих умовах збагачена суміш сприятиме надійній роботі двигуна.
У режимах роботи двигуна насередніх навантаженнях переважно готувати горючу суміш збідненого складу. При збіднінні суміші до коефіцієнта надлишку повітряα = 1,1-1,15 (до 16-17 кг повітря на 1 кг палива) збільшується повнота згоряння суміші, але швидкість згоряння і кількість тепла, що виділилося, зменшуються, що призводить до зниження тиску газів у циліндрах, а отже, і потужності двигуна. Однак економічність двигуна в цьому випадку зростає, тому що паливо згоряє найповніше і в меншій кількості. Але оскільки сучасні двигуни працюють більшу частину часу з неповною потужністю, то збіднена суміш є найбільш підходящою.
Якщо горюча суміш збіднюватиметься до великих значень (α = 1,2-1,3), то швидкість його згоряння зменшується дуже сильно. Це істотно знижує потужність двигуна, а при подальшому збіднінні моженастати межу займистості суміші (α =1,4), коли двигун не зможе працювати зовсім.
В деяких умовах необхіднакороткочасна робота двигуна змаксимальнимнавантаженням (рух з максимальною швидкістю, подолання крутих підйомів тощо). У таких випадках, нехтуючи економічністю, застосовують збагачену суміш.
Призбагаченні суміші до значеньа =1-0,9 швидкість згоряння горючої суміші зростає. Найбільша швидкість згоряння утворюється приа =0,9, що відповідає приблизно 13 кг повітря на 1 кг палива. Таке співвідношення палива та повітря у суміші забезпечує отримання найбільшої потужності двигуна. Однак згоряння палива в цьому випадку буде неповним і економічність роботи двигуна зменшиться. Надходження збагаченої суміші дозволяє отримати найбільшу потужність двигуна, яка використовується лише за певних, порівняно коротких за часом режимів роботи двигуна. Тому застосування збагачених сумішей істотно не впливає на витрату палива двигуном, але значно підвищує ефективність його роботи.
Якщогорюча суміш збагачуватиметься до значеньα =0,6-0,5 (багата суміш),
Неповнота згоряння збільшується дуже сильно. При коефіцієнті надлишку повітряα =0,4 або вміст повітря в суміші менше 6 кг на 1 кг палива горюча суміш не займається.
При пуску холодного двигуна погіршуються умови утворення горючої суміші. По-перше, відсутній підігрів впускного трубопроводу, і стінки циліндрів також не нагріті. По-друге, швидкість потоку повітря через дифузор при пуску невелика, що також погіршує розпилювання та випаровування палива. Паливо, що витікає з розпилювача, рухається у вигляді плівки по трубопроводу і в рідкому.стан потрапляє в циліндри. Тому для створення суміші, яка може спалахувати і горіти, доводиться значно збільшувати кількість палива в ній.
Відомо, щочас пуску двигуна зменшується зі збагаченням суміші. Тому при пуску двигуна суміш повинна бути дуже багатою, щоб за рахунок випаровування найлегших фракцій палива отримати необхідний для займання склад суміші (α =0,4). Практично одну частину маси палива має припадати дві-три частини повітря. При цьому більшість палива при пуску витрачається непродуктивно.Паливо, що не бере участі в горінні, потрапляє в циліндри двигуна і інтенсивно змиває мастило, викликаючи підвищений знос поршнів і циліндрів. Тому після пуску двигуна необхідно одразу зменшувати ступінь збагачення горючої суміші.
При роботі автомобільного двигуна в умовах руху часто доводиться різко відкривати дросельну заслінку карбюратора. Такі випадки можуть зустрітися, наприклад, під час обгонів та швидких прискорень.Різке відкриття дросельної заслінки найпростішого карбюратора викликає короткочасне збіднення суміші, яке пояснюється такими причинами.
Спочатку при відкритій дросельній заслінці і режимі роботи двигуна, що встановився, розрідження в дифузорі порівняно невелике. Як тількидросельна заслінка різко відкривається, це розрідження швидко зростає. При цьому повітря внаслідок його меншої маси в порівнянні з паливом, тобто володіючи більшою рухливістю, отримує більше прискорення і надходитиме в змішувальну камеру в більшій кількості, тобто суміш збіднюється. Цей процес йтиме доти, доки швидкості повітря та палива не вирівняються.
Крім різниці швидкостей при різкому відкриванні дросельної заслінкипогіршуються умови випаровування палива. У цьому випадку за дросельною заслінкою розрідження зменшується, паливо не встигає випаровуватися, і найбільші крапельки його починають осідати на стінках впускного трубопроводу, утворюючи плівку великої товщини. В результаті суміш збіднюється. Збіднення суміші відбуватиметься доти, поки плівка не досягне товщини, що відповідає встановленому режиму.
Вплив різкого відкриття дросельної заслінки найпростішого карбюратора може характеризуватися такими ознаками: з'являються перебої в роботі двигуна, бавовни в карбюраторі і навіть можлива зупинка двигуна.
Таким чином, для покращення прийомистості двигуна, а також для усунення всіх порушень, якими супроводжується робота двигуна при різкому відкритті дросельної заслінки карбюратора, необхідно короткочасне збагачення паливної суміші.
На закінчення можна сказати, що для кожного характерного режиму роботи двигуна необхідні строго відповідні йому горючі суміші:
при пуску холодного двигуна суміш повинна бути дуже багатою (α =0,5-0,4);
на холостому ходу-значно збагаченої (α =0,65-0,75);
на середніх навантаженнях при відкритті дросельної заслінки до 80% її ходу - збідненої (α =1,1-1,15);
на повній потужності, при повному відкритті дросельної заслінки, -збагаченої (α = 0,8 - 0,9);
при різкому відкритті дросельної заслінки суміш повинна отримувати короткочасне збагачення (α =0,8-0,9).