Реферати українською » Транспорт » Двигуни внутрішнього згоряння


Реферат Двигуни внутрішнього згоряння

Загальні засади

Основним паливом для автомобільних двигунів внутрішнього згоряння служить бензин, на газ і дизельне паливо. Автомобільний двигун може працюватимете, і інших видах палив, здавалося б досить екзотичних, наприклад, на олії, спирті, водні, сирої нафти, мазуті і навіть воді. Двигун також зможе працювати на дровах чи вугіллі. Щоправда такий двигун не буде двигуном внутрішнього згоряння. Конструкція двигуна та її систем великою мірою залежить від цього, який вид палива його розраховано.

Бензин та газу ставляться до легенею палив, запалення яких здійснюється примусово від стороннього джерела тепла (більше від електричного розряду).

Двигуни, які працюють на лёгком паливі, ставляться до двигунам з зовнішнім смесеобразованием. Топливно-воздушная суміш в двигунах утворюється поза циліндрів, наприклад, у карбюраторі, у впускном трубопроводі чи спеціальної смесительной камері, а циліндри надходить вже у приготовленому вигляді при такті впуску.

Дизельне паливо належить до важким видам палив, які спалахують від високої температури (більш 700°С). Така температура буває у камері згоряння циліндра дизельного двигуна наприкінці такту стискування у разі підвищення тиску до 30 атмосфер і більше. Тому часто кажуть, що запалення паливної суміші дизельних двигунів відбувається «від стискування».

Двигуни, які працюють на «важких» паливах, ставляться до двигунам з внутрішнім смесеобразованием. Топливно-воздушная суміш готується у циліндрах таких двигунів. Повітря і дизельне паливо в циліндри подаються роздільно.

Робочий цикл і тих і інших двигунів складається з чотирьох тактів і відбувається протягом двох обороту колінчатого валу, але процеси, які у їх циліндрах, дещо різняться (табл. 1).

Сжатие

Сжатие топливно-воздушной суміші до обсягу камери згоряння. Наприкінці такту стискування суміш воспламеняется від електричної іскри, образуемой між електродами свічки запалювання

Сжатие повітря до обсягу камери згоряння. Наприкінці такту стискування в циліндр через форсунку подається мелкораспылённое дизельне паливо. Йде процес смесеобразования. Отримана суміш самозаймається від стискування.

360 – 540

Робочий хід

Тиск газів, освічене рахунок їх розширення при нагріванні, рухає поршень двигуна донизу й обертає колінчатий вал

І це

540 – 720

Випуск

Движущийся вгору поршень через відкриті випускні клапани і системи випуску двигуна видавлює які відпрацювали гази у повітря

І це

Автомобільні палива

Бензин

Бензин є продуктом перегонки нафти. Існує дві основних способи отримання палив з нафти.

Перший, і найпростіший – пряма перегонка, коли він нафту нагрівають у спеціальних установках - трубчастих печах. Пари нафти, які утворилися при її нагріванні, направляють у роздільник установки (ректификационную колону), де розладнуються і конденсуються. У верхню частину колони конденсуються й збираються легені фракції нафти (фракції бензину), выкипающие за нормальної температури до 205° Цельсія, нижче – гас, ще нижче – фракції дизельного палива, газойлевых і соляровых масел. Залишок, отримуваний від прямий перегонки нафти, називається мазутом. З секцій колони фракції відводяться в топливосборники.

Другий спосіб отримання бензину – хімічний. Нині широко застосовується термічний, каталітичний і гідрокрекінг. Сырьём щоб одержати бензину хімічним способом може бути як нафту, а й її важкі фракції, такі як мазут чи соляровые фракції. Після очищення бензину шкідливих домішок готовий до використання у яких як паливо для двигунів.

Властивості бензинів. Основним властивістю бензинів є 1) испаряемость і 2) детонационная стійкість.

Испаряемость бензину визначає її здатність переходити з рідкого в парообразное стан. Испаряемость палива впливає процес освіти і горіння топливовоздушной суміші. Позаяк у даних процесах беруть участь тільки газоподібні фракції палива, не испарившийся бензин негативно б'є по роботі двигуна, саме: 1) стекая по циліндрам, змиває зі своїми стінок олію, що сприяє підвищеному зносу деталей двигуна; 2) перешкоджає нормальному процесу згоряння топливовоздушной суміші. Через повільного горіння суміші тиск у циліндрі падає, двигун не розвиває номінальною потужності, в відпрацьованих газах збільшується зміст шкідливі речовини (насамперед – оксиду вуглецю). Не повністю згоріле паливо як нагару відкладається на деталях (поршнях, клапанах) та посприяє появі низки несправностей двигуна.

Испаряемость бензину призначають у лабораторних умовах з його кількості, выкипающему при нагріванні до певних температур. 10% бензину має википати при нагріванні до 80°С, що необхідне надійної запуску холодного двигуна; 50% бензину має википати при нагріванні до 145°С, що необхідне швидкого прогріву двигуна та її сталої роботи у цьому режимі. Повністю бензин повинен випаровуватися при нагріванні до 205°С.

Бензины, мають більше важких (смоляних) фракцій не выкипающих за нормальної температури до 205°С, при нетривалому зберіганні набувають тёмно-коричневую забарвлення. У процесі експлуатації двигуна такому паливі, які у ньому смоли осаживаются на поршневих кільцях, поршнях, клапанах, стінках бензопроводов і паливних баків, в каналах і жиклёрах карбюратора, паливних форсунках.

Бензины, мають надлишок легких фракцій, мають тенденцію до закипанню при низьких температурах. Щоб уникнути освіти парових пробок у паливній системі, температура кипіння бензину повинна бути нижче 30 °С.

По фракційного складу бензини випускаються два види (сортів) – зимовий і літній. «Зимові» бензини мають кращої испаряемостью.

Детонационная стійкість бензину оцінюється з його октановому числу. Щоб співаку визначити ступінь схильності палива до детонації, його порівнюють із еталонними паливом, октанове кількість яких відомо заздалегідь. Такі палива складаються з суміші изооктана і нормального гептана. За своїми детонационным властивостями ці речовини прямо протилежні. Изооктан не детонує та її октанове число умовно дорівнює 100 одиницям. Гептан є сильним детонатором та її октанове число прийнято рівним «нулю». Якщо, під час випробування бензину спеціальному установці, має одноциліндровий двигун, ступінь стискування якого не може змінюватися в тому необхідних межах, виявилося, що бензин має так само детонационными властивостями, в суміші, що складається з 91% изооктана і 9-те% гептана, то октанове число бензину приймається рівним 91. Октановое число палив, мають детонационную стійкість кращу, ніж в изооктана, оцінюють по умовній шкалі октанових чисел. За еталон приймається чистий изооктан, у якому 1,59 мг/л тетраетилсвинцю. Октановое число даної суміші умовно одно 120. Чим більший октанове число бензину, тим вищі її детонационная стійкість.

Нині при експлуатації автомобільних двигунів застосовують бензини марок А-76, АІ-93, АІ-95, АІ-98 та інших. Буква «А» позначає, що бензин автомобільний, літера «І», що октанове число визначалося дослідницьким методом (ще одне із засобів визначення октанового числа, крім описаного - «моторного»), цифра свідчить про величину октанового числа. Конструкція двигуна розрахована застосування бензину з певним октановим числом. Що ступінь стискування двигуна, тим паче високооктанове паливо він споживає. Застосування бензину з октановим числом нижче передбаченого для даної конструкції двигуна призводить до роботі двигуна з детонацией й надалі, до виходу його з експлуатації.

Детонація – ненормально швидке згоряння топливовоздушной суміші в циліндрі двигуна, у якому швидкість поширення фронту полум'я зростає 20 – 40 м/сек. до 2000 м/сек. і більше. Детонационное горіння призводить до надмірного і скачкообразному зростанню тиску в циліндрі. Деталі двигуна у своїй відчувають ударні навантаження і передчасно зношуються. Навіть якби нетривалої роботі можливі поломки перемичок поршня між кільцями, поломки самих кілець та інших деталей. Характерним ознакою детонації є звуки, прослушиваемые у верхній частині блоку циліндрів в «зоні» ВМТ, що отримали назву «детонационных стукотів». Причина появи – вібрація стінок циліндрів під впливом ударної хвилі і стукіт деталей в зазорах. Водночас можна спостерігати істотному падінню потужності двигуна, перегрів двигуна і іскристий випуск з глушника. Причин появи детонації кілька:

1). Застосування палива з низьким октановим числом;

2). Надмірно раннє запалювання;

3). Обеднённая топливовоздушная суміш;

4). Перевантаження двигуна по оборотів чи крутящему моменту;

5). Підвищена відкладення нагару на поршнях;

6). Сукупність будь-яких з вище перерахованих причин.

Також, двигун може мати схильність до детонації з своїх конструктивних особливостей.

На підвищення детонаційної стійкості бензинів у яких додають високооктанові залізовмісні чи кислородосодержащие сполуки (спирти і ефіри). Донедавна як антидетонационной присадки широко застосовувалася этиловая рідина, що складається з суміші тетраетилсвинцю з бромистыми і хлористыми сполуками. Нині застосування этилированных бензинів заборонено через їх токсичності.

Газообразное паливо

Як паливо для двигунів внутрішнього згоряння найбільше застосування отримали природні гази і гази, супутні видобутку й переробці нафти. Основний компонент природних газів є метан. Нафтові попутні гази складаються головним чином із пропану і бутану. Газообразное паливо використовують як в двигунах з примусовим запалюванням, і у дизельних двигунах при газожидкостном циклі або за безпосередньому упорскуванні скрапленого газу циліндр і воспламенением від стискування.

Газ має низку переваг перед рідкими видами палив.

1) Позаяк у процесі освіти топливовоздушной суміші обидва компонента перебувають у однаковому агрегатному стані, суміш виходить більш однорідної. Добре приготовлений суміш згоряє швидко й цілком, потужність двигуна і крутний момент збільшується, зміст шкідливих речовин у відпрацьованих газах зменшується в 3 – 5 раз, зводиться до мінімуму процес відкладення нагару на деталях ЦПГ і клапанах.

2) Газообразные палива мають високої детонаційної стійкістю. Октановое число метану і пропанобутановых сумішей лежать у межах 80 – 110 одиниць.

Для оцінки стійкості газоподібних палив до детонації використовується «метановая шкала», у якій за 100 одиниць прийнята детонационная стійкість метану, а й за «нуль» - детонационная стійкість водню.

3) Моторне олії у двигуні, що працює на газі, не піддається розрідженню рідким паливом, що сприяє збільшення термін служби у два – 3 разу. Ресурс двигуна у своїй збільшується в 1,5 – 2 разу.

На автотранспортних засобах запас газоподібного палива бережуть у стиснутому чи скрапленому стані.

Газообмен і фази газорозподілу

Фазами газорозподілу називають моменти відкриття і закриття клапанів, виражені в градусах кута повороту колінчатого валу щодо мертвих точок. Фази визначають рівень наповнення циліндрів займистою сумішшю та його очищення від відпрацьованих газів. Наповнення циліндрів характеризується коефіцієнтом наповнення, а ступінь очищення - коефіцієнтом залишкових газів. Численные значення кутів випередження відкриття, запізнювання закриття перекриття клапанів задаються конструктивно і в сучасних двигунів лежать у межах. Оскільки умови газообміну щодо різноманітних умов праці неоднакові, бажано матимуть можливість управляти кутами открытия/закрытия клапанів. У ідеалі, ці кути би мало бути тим більше коштів, що стоїть обертів колінчатого валу. Збільшення часу відкриття клапанів компенсує скорочення часу впуску при високих швидкості поршня і відданість забезпечує належну «зарядку» й очищення циліндрів.

Наполняемость циліндрів займистою сумішшю в різних режимах роботи двигуна управляється спеціальними пристроями, змінюють висоту піднесення клапанів і момент їх відкриття. Рівномірність розподілу суміші по циліндрам забезпечується пристроями, змінюють довжину впускных трубопроводів.

При збитих мітках фаз газорозподілу наповнюваність очищення циліндрів погіршується, що навіть за нормальне функціонування системи харчування призводить до погіршення показників двигуна.

Карбюраторные системи харчування. Загальне влаштування і особливості роботи

Карбюра

Схожі реферати:

Навігація