Горение рабочей смеси

Современные автотракторные двигатели имеют довольно большие обороты, дающие весьма небольшое время на протекание процессов внутри цилиндра. Автомобильные двигатели работают с оборотами в пределах от 600 до 3000, а тракторные до 1800 в мин. На полный ход поршня приходится от 0,01 до 0,05 сек., а на сгорание до 0,005 сек.

Необходимая быстрота приготовления рабочей смеси обеспечивается хорошей испаряемостью топлива. Небольшая продолжительность сгорания делает этот процесс довольно напряженным. Сопоставление объема сгорания с его продолжительностью показывает, что скорость распространения горения должна составлять до 30 м/сек. Действительные скорости сгорания рабочих смесей приближаются к этой величине. Скорость сгорания зависит от рода топлива, температуры и давления при вспышке, формы камеры сгорания, состава смеси и Других факторов. Решающим фактором является состав смеси. В табл. 7 показано влияние состава смеси на скорость ее сгорания.

Таблица 7

Зависимость скорости сгорания от состава смеси

На таблице видно, что наиболее интенсивно сгорание происходит в условиях небольшого обогащения смеси (а = 0,9).

Сгорание происходит при этом в малом объеме, и вся смесь успевает быстро сгореть с наибольшим выделением тепла и наибольшей мощностью двигателя.

'Медленное горение вызывает худшее использование тепла, снижает мощность, увеличивает расход топлива, перегревает двигатель и приводит к догоранию смеси в начале рабочего хода, что уменьшает давление сгорания и ухудшает работу двигателя.

Процесс сгорания зависит также от формы камеры сгорания. При одностороннем нижнем расположении клапанов и форме камеры сгорания по типу Рикардо происходит завихрение рабочей смеси при сжатии. Центральное расположение запальной свечи приводит к быстрому сгоранию смеси (воспламененные искрой частицы смеси разбрасываются вихрями но всему объему).

Тепло-использование топлива в двигателе сильно зависит от интенсивности сжатия рабочей смеси перед ее воспламенением. С увеличением степени сжатия растет давление и температура смеси в начале и конце сгорания, а это способствует получению больших мощностей. Однако повышение степени сжатия ограничивается особым видом самовоспламенения (детонацией) смеси, возникающим при степенях сжатия, превышающих допустимые.

Под детонацией понимается взрывное сгорание части смеси со скоростью до 2000 м, сек. с резким и весьма быстрым повышением давления до 100 и более атм. Детонация вызывает перегрузку и разрушение частей двигателя (ломаются поршневые пальцы, кромки поршней, выгорают днища поршней, клапаны и электроды свечей).

Автотракторные топлива выдерживают степени сжатия в пределах от 3,8 (керосин) до 5,5 (бензин).

Антидетонационная способность топлива оценивается октановым числом.

Автотракторные топлива состоят, главным образом, из углеводородов гептана и октана, из которых первый является сильным детонатором, а второй — антидетонатором. Антидетонационную способность октана принято считать за 100. Для определения способности топлива к антидетонации их сравнивают со смесью гептана и октана. Если, например, топливо обладает антидетонационной способностью смеси, состоящей из 40% гептана и 60% октана, то октановым числом будет 60.

Стандартные автомобильные бензины имеют октановое число в пределах от 60 до 75. Носителями октановых свойств являются спирт, бензол, толуол и этил; наиболее сильным антидетонатором служит этиловая жидкость. Добавление 1 см этиловой жидкости на 1 кг бензина повышает октановое число на 8—10 единиц, 2 см3 — на 12—15 единиц и 3 см3—на 15 —17 единиц. Дальнейшее увеличение количества этиловой жидкости заметного эффекта не дает. Этил ядовит, и при пользовании топливом, имеющими примесь этиловой жидкости, необходимо соблюдать меры предосторожности.

Для уменьшения детонации применяется впрыск волы в цилиндр, что снижает температуру и улучшает процесс горении. Введение воды применяется в тракторных двигателях, работающих На керосине.