0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Воспламенение — горючая смесь

Практически для воспламенения горючей смеси гало ; паров с воздухом достаточно нагреть до температуры самовоспламенения 0 5 — 1 мм3 этой смеси. Открытое пламя вызывает во всех случаях воспламенение горючих газов и паровоздушных смесей, так как его температура ( больше 1000 С) всегда превышает температуру самовоспламенения газов и паров ( 120 — 700 С), а количество выделяемого тепла больше, чем это требуется для нагрева 1 мм3 газовой смеси. [46]

Практически для воспламенения горючей смеси газов л паров с воздухом достаточно нагреть до температуры самовоспламенения 0 5 — 1 мм3 этой смеси. Открытое пламя вызывает во всех случаях воспламенение горючих газов и паровоздушных смесей, так как его температура ( больше 1000 С) всегда превышает температуру самовоспламенения газов и паров ( 120 — 70О С), а количество выделяемого тепла больше, чем это требуется для нагрева 1 мм3 газовой смеси. [47]

Оценка опасности воспламенения горючей смеси нагретыми поверхностями производится по температуре самовоспламенения горючей смеси. [48]

Необходимым условием воспламенения горючей смеси является наличие источника зажигания. [50]

Существующие теории воспламенения горючей смеси в искровом разряде не могут полностью объяснить данные опытов, поскольку этими теориями в недостаточной степени учитываются реальные свойства искрового разряда и их изменения при изменении условий протекания разряда. Объяснение становится возможным на базе тепловой теории, если учитывать изменение физических свойств искрового разряда при изменении условий его протекания в соответствии с данными современных исследований и данными автора. [51]

Особенности способа воспламенения горючей смеси в дизелях обусловливают затруднение пуска при низкой температуре окружающего воздуха. Уже начиная с 5 — 10 С выше нуля, применяются различные методы для облегчения пуска. Широко применяется подогрев охлаждающей жидкости и масла в системе смазки. При подогреве снижается вязкость масла и уменьшается мощность, необходимая для проворачивания коленчатого вала. С повышением температуры охлаждающей жидкости уменьшается теплоотдача в стенки цилиндра в процессе сжатия. [52]

Форкамерно-факельный способ воспламенения горючей смеси , предложенный сотрудниками Института химической физики АН России, запатентован в США, Японии и ряде других стран. В настоящее время этот способ воспламенения применяется в автомобилях ГАЗ-3102 Волга. В дальнейшем фронт пламени распространяется в основную камеру 1, куда через основной впускной клапан поступает бедная смесь. Богатая смесь приготавливается в отдельной смесительной камере карбюратора. [53]

Огнепреградитель 2 предотвращает воспламенение горючей смеси в смесительной камере электролизера. [54]

В ряде случаев воспламенение горючих смесей требует минимума давления, величина которого не зависит от температуры в очень широких пределах. Такое малое влияние температуры на скорость реакции можно было бы согласовать с зависимостью ( 109), лишь предположив очень малую энергию активации, отчего показательный член, определяющий температурный коэфициент скорости, мало влиял бы на величину самой скорости. Однако такое предположение находилось бы в противоречии с тем, что в обычных условиях эти реакции протекают довольно медленно. [55]

Электризация, вызывающая воспламенение горючих смесей , может возникнуть в процессе фильтрации диэлектрической жидкости. [56]

Обратным ударом называется воспламенение горючей смеси в каналах горелки или резака и распространение пламени по шлангу горючего. Обратный удар характеризуется резким хлопком и гашением пламени. Горящая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу горелки или резака в шланг, а при отсутствии предохранительного затвора — в ацетиленовый генератор, что может привести к взрыву ацетиленового генератора и вызвать серьезные разрушения и травмы. [57]

Обратным ударом называется воспламенение горючей смеси в каналах горелки или резака и распространение пламени навстречу потоку горючей смеси. Обратный удар характеризуется резким хлопком и гашением пламени. Горящая смесь газов устремляется по ацетиленовому каналу горелки или резака в шланг, а при отсутствии предохранительного затвора — в ацетиленовый генератор, что может привести к взрыву ацетиленового генератора и вызвать серьезные разрушения и травмы. [58]

Способы воспламенения горючей смеси

Р аспределение горючей смеси бывает гомогенным и послойным.

Гомогенное распределение гоючей смеси

Г омогенное распределение горючей смеси осуществляется в тех двигателях где впрыск топлива происходит в впускной трубопровод и равномерно распределяется в камере сгорания с одинаковым избытком воздуха. (Для заметки коэффициент избытка воздуха показывает нам отношение теоретически необходимого количества воздуха к тому, что есть в наличии).

Послойное распределение горючей смеси

П ослойное распределение горючей смеси, когда воспламеняемая смесь в момент зажигания находится вблизи электродов свечи зажигания. А оставшийся объем камеры сгорания заполнен не горючим газом. Использование последнего является эффективным только в двигателях с непосредственным впрыском топлива.

Н а рисунке вы видите отличие гомогенного и послойного распределения горючей смеси.

Воспламенение горючей смеси, фронт пламени

Свеча зажигания предназначена для подачи искрового разряда в рабочую смесь. Достаточное воспламенение горючей смеси происходит при коэффициенте избытка воздуха 0,75-1,4. При подачи искры свечей зажигания горючая смесь воспламеняется и начинает образовывается фронт пламени. Скорость фронта пламени увеличивается при повышении давления сгорания и понижается в конце сгорания. Средняя скорость распространения пламени примерно 15-30 метров за секунду. Повышенная скорость сгорания обеспечит наиболее эффективную работу двигателя и будет стремится к повышению за счет незначительно обогащенной смеси при коэффициенте избытка воздуха 0,8-0,9.

Хороший КПД при высоких температурах работы двигателя получается при коэффициенте 1-1.1. Правда повышенные температуры горения обедненной смеси ведут к увеличению образования оксидов азота в отработавших газах.

В шахтных условиях может реализовываться два способа воспламенения газовых смесей – самовоспламенение и зажигание.

При самовоспламенении горючая смесь вся целиком доводится до такой температуры, выше которой она самостоятельно без внешнего воздействия воспламеняется. В условиях горных выработок случай самовоспламенения может реализовываться, например, при смешивании исходящей из тупиковой выработки высокотемпературной струи пожарных газов, содержащей взрывоопасные концентрации горючих газов (СН4, Н2, СО и т. д.), но очень малый процент кислорода, и холодной вентиляционной струи свежего воздуха.

Зажигание наиболее распространенный случай воспламенения газа в условиях горных выработок. Источником теплового импульса воспламенения может быть нагретая поверхность рабочего органа комбайна, электроэнергия, взрывные работы, фрикционное искрение, очаг самовозгорания, открытый огонь и т. п.

Зажигание от локального теплового источника всегда происходит при более высокой температуре, чем самовоспламенение метановоздушной смеси, что обусловлено условиями и процессами, протекающими в слое смеси на границе нагретого тела: снижением концентрации метана в тонком пограничном слое вследствие реакции горения и необходимостью выделения в результате реакции такого количества тепла, при котором процесс в зоне реакции становится независимым от источника и может самостоятельно перемещаться в пространстве. При этом, чем меньше размеры теплового источника и больше скорость обтекающего потока, тем выше должна быть температура зажигания.

Так, воспламенение метана в условиях горных выработок не всегда может происходить от фрикционных искр. Такие мелкие частицы в состоянии красного или белого каления при весьма кратковременном контакте с взрывчатой смесью метана в редких случаях дают воспламенение газа. Воспламенение возможно в том случае, когда температура частиц настолько высока, что период индукции весьма мал, а времени контакта с взрывчатой смесью достаточно, чтобы успели начаться бурные экзотермические реакции горения метана. Особую опасность по воспламенению метана представляют искры, получаемые при ударе оборудования, изготовленного из легких сплавов, по заржавленному железному или стальному предмету или листу.

Обрушение кровли, производящее очень большое давление между поверхностями пород, а также скольжение обрушающейся породы по острым краям других пород могут также вызвать воспламенение метана в чрезвычайно короткий промежуток времени. Песчаники с большим содержанием кварца являются наиболее опасными в отношении искрообразования.

Пламя применяемых взрывчатых веществ существенно отличается от обыкновенного пламени кратковременностью своего действия, которое должно быть меньше индукционного периода воспламенения метана. Нарушение этого условия обычно приводит к воспламенению метана или его взрыву. Величина индукционного периода находится в прямой зависимости от размеров пламени. Чем больше размеры пламени, тем меньше индукционный период воспламенения взрывчатой смеси газов.

Зажигание электрической искрой или дугой тока короткого замыкания всегда представляет собой повышенную опасность. Механизм этого процесса очень сложен, поскольку при возникновении искры имеет место очень интенсивное местное возбуждение молекул газа и их ионизация. Это обстоятельство может в сильной степени интенсифицировать и изменить протекание химических процессов в области искры и соответственно изменить критические условия зажигания.

Длительно, действующее пламя, как бы мало оно ни было, всегда способно воспламенить газовую смесь метана с воздухом.

Для предупреждения фрикционного искрения пока не найдены надежные технические решения. Самовозгорание также не всегда может быть предсказано и выявлено с необходимой точностью. Все другие источники теплового импульса технически устранимы. Их наличие во многих случаях является результатом нарушений технологической дисциплины.

При взрыве метана в шахтах наблюдается два удара – прямой и обратный. Прямой удар представляет собой волну, распространяющуюся от источника воспламенения к периферии. Обратный удар – волна, распространяющаяся в обратном направлении – к центру взрыва, вследствие возникшего там разрежения после конденсации образующихся при взрыве паров воды и остывания продуктов сгорания. Обратный удар обычно слабее прямого. Соответственно различают и два вида пламени – первичное и вторичное. Первичное пламя является собственно пламенем взрыва, вторичное – результат дожигания оставшегося на пути взрыва метана при поступлении к нему кислорода из прилегающих выработок. Не исключена возможность, что в результате такого поступления снова образуется взрывчатая смесь, тогда при наличии источника воспламенения происходит вторичный и часто более сильный взрыв.

Угольная пыль, отложившаяся на почве, стенках и кровле выработок горит как твердое вещество, а горение пыли, находящейся во взвешенном состоянии происходит в виде взрыва. Пылевоздушные смеси взрываются легче метановоздушных, а при наличии в шахтном воздухе взвешенной угольной пыли воспламенение метановоздушной смеси может произойти при доле метана около 3%. Это объясняется тем, что в отличие от метановоздушных смесей угольная пыль возгорается при температуре 300-365 ºС, буроугольная – при 200-230 ºС.

Тепловая теория воспламенения Н.Н. Семенова позволяет представить взрыв угольной пыли следующим образом. Под действием теплового источника воспламенения частицы пыли быстро прогреваются с выделением взрывчатых продуктов пиролиза, образующих вокруг частицы газовую оболочку. Как только концентрация газа в этой оболочке достигает взрывоопасных пределов, происходит ее воспламенение. Тепловой импульс от горящей частицы в виде излучения передается негорящим, которые интенсивно поглощают лучистое тепло и частично прогревают окружающий их газ кондукцией. Если выделяющееся тепло не успевает отводиться в окружающую среду, то происходит нарастание температуры и ускорение протекания реакции, и горение взвешенной в вентиляционном потоке угольной пыли приобретает лавинообразный характер.

При взрыве угольной пыли реакция горения протекает не только в газовой фазе, но и на поверхности угольных частиц. При нагреве частицы на ее поверхности образуется пленка жидкой фазы, насыщенная пузырьками газообразных продуктов пиролиза. При остывании жидкие пленки соседних пылинок могут сливаться вместе и образовывать сплошную массу, заполненную газообразными и твердыми продуктами пиролиза. Такие образования называются «коксиком» и служат одним из признаков, по которому судят об участии угольной пыли во взрыве в шахтных условиях. Образование «коксиков» присуще только пыли спекающихся углей марок Г, Ж, К, ОС. Это обстоятельство в определенной степени объясняет установленный факт, что опасными по взрывам пыли являются пласты угля с выходом летучих веществ 15% и более. На рисунке 19.2 показано изменение частоты появления взрывчатых проб угольной пыли в зависимости от выхода летучих веществ.

Рисунок 19.2 – Изменение частоты появления взрывчатых проб угольной пыли в зависимости от выхода летучих веществ

При выходе летучих 6% все испытанные пробы угольной пыли оказались невзрывчатыми, при увеличении выхода летучих до 15% и более – взрывчатыми.

Влияние летучих веществ на процесс воспламенения пыли в основном заключается в воспламенении сначала выделившихся летучих компонентов, которые быстро выгорают, поднимая температурный уровень процесса, обеспечивая воспламенение и последующее интенсивное горение коксового остатка частиц пыли.

Степень дисперсности оказывает сильное влияние на взрывчатые свойства угольной пыли. С увеличением степени дисперсности пыли повышаются ее удельная поверхность, химическая активность, адсорбционная способность, склонность к электризации, понижается температура самовоспламенения и величина нижнего концентрационного предела воспламенения.

Во взрыве пыли принимают участие пылинки, начиная от частиц размером 0,75-1 мм, а основным носителем взрывчатых свойств пыли являются фракции размером менее 75 мкм. Причем взрывчатость угольной пыли с увеличением степени дисперсности и, как следствие, ее удельной поверхности непрерывно возрастает (рис. 19.3 и 19.4).

Рисунок 19.3 – Зависимость давления при взрыве угольной пыли от ее дисперсности
1 – V daf = 40,5 %; 2 – V daf = 34,5 %;3 – V daf = 24,0 %;4 – V daf = 17,5 %;5 – V daf = 10,5 %

Рисунок 19.4 – Зависимость давления при взрыве угольной пыли от ее удельной поверхности
1 – V daf = 40,5 %; 2 – V daf = 34,5 %;3 – V daf = 24,0 %;4

Процесс сгорания смеси топлива с воздухом в цилиндре бензинового автомобильного двигателя начинается с искрового разряда, инициированного свечой зажигания. Для успешного воспламенения рабочей (горючей) смеси необходимы ее определенный состав и соответствующая температура:

  • состав горючей смеси должен находится в пределах воспламеняемости, для того чтобы она была способна гореть. Пределы воспламеняемости указываются в процентном объеме паров топлива в рабочей смеси. Они зависят от типа топлива, а диапазон между пределами воспламеняемости увеличивается при увеличении температуры;
  • для того, чтобы рабочая смесь воспламенилась, по крайней мере в одном месте камеры сгорания должна быть достигнута или превышена температура воспламенения, которая является минимальной температурой, при которой происходит воспламенение рабочей смеси. Тип топлива также определяет температуру воспламенения. Более того, на нее влияет плотность воздуха, необходимого для сгорания: чем больше плотность, тем ниже температура воспламенения;
  • после того, как произошло воспламенение смеси, количество теплоты, высвободившееся в данной области, должно быть настолько велико, чтобы даже несмотря на тепловые потери, смесь, находящаяся поблизости, нагревалась по меньшей мере до температуры воспламенения. При этом может распространяться фронт пламени, возникающий самостоятельно.

Таблица. Пределы воспламеняемости, температуры воспламенения

В таблице определены пределы воспламеняемости и температура воспламенения для разных видов топлива. Данные получены в результате испытаний топлива в составе рабочей смеси для бензинового двигателя, способной воспламеняться, когда коэффициент избытка воздуха находится в пределах 0,8-1,3, а температура — в диапазоне 3000 К — 6000 К.

Бензиновые двигатели

Бензиновые двигательные агрегаты представляют собой особую разновидность двигателей внутреннего сгорания. В них изначально сжатая топливовоздушная смесь поджигается электроискрой, что приводит к ее воспламенению и расширению.

Практически все крупные автопроизводители (и модели, представленные в ГК Favorit Motors — не исключение) сегодня оснащают часть моделей (или комплектаций одной модели) именно двигателями, работающим на бензине класса А-92 или А-95.

Двигательная установка, потребляющая бензиновое топливо, состоит из следующих компонентов:

  • искровые свечи зажигания;
  • цилиндры;
  • клапаны;
  • поршень;
  • шатун;
  • коленвал.

Основным узлом бензинового двигателя является блок цилиндров с поршнями. Количество цилиндров зависит от модификации двигателя, их может быть четыре, шесть, восемь и более. Поршень, находящийся в каждом цилиндре, через шатун присоединяется к коленчатому валу. Сверху блок цилиндров закрыт головкой, в ней расположены впускные и выпускные клапаны – по паре на каждый цилиндр. Через них осуществляется подача топливовоздушной смеси и отвод отработанных газов.

Искровая свеча зажигания отвечает за воспламенение горючей смеси. При сгорании газы расширяются и приводят поршень вместе с головкой шатуна в поступательное движение «вверх-вниз». А головка шатуна, прикрепленная к коленвалу, осуществляет при этом вращательные движения по часовой стрелке.

Коленвал проворачивается на 360 градусов за два хода поршня в цилиндре (вверх и вниз). К коленвалу жестко крепится маховик, а к нему корзина сцепления – через нее крутящий момент мотора передается на коробку передач.

Мощностью бензинового двигателя управляют при помощи специальной дроссельной заслонки (дросселя). Дроссель регулирует подачу воздуха в цилиндры и образование воздушно-топливной смеси.

В старых автомобилях управление заслонкой осуществляется при помощи педали газа. А вот современные бензиновые силовые агрегаты – это высокотехнологичные механизмы, работой которых «руководит» электронный блок управления (в народе известный, как «мозги»). Дроссельная заслонка в таких авто изменяет свое положение при помощи электромотора, которым управляет электронный блок. А в педальном блоке имеется потенциометр, который изменяет силу сопротивления в зависимости от силы нажатия на педаль газа и посылает соответствующий сигнал на блок управления двигателем.

Особенности бензиновых двигателей

Автомобили, оснащенные бензиновыми силовыми агрегатами, имеют множество достоинств:

  • отменные динамические характеристики;
  • устойчивость к низким температурам;
  • низкий уровень вибраций и шума;
  • экономичность обслуживания;
  • долговечность моторов.

При одном и том же объеме мощность бензинового двигателя будет, как правило, выше, чем у дизельного мотора. Поэтому авто, работающее на бензине, станет отличным выбором для тех, кто любит чувствовать себя королем автострады. Кстати, недаром спорткары в подавляющем большинстве оснащаются именно бензиновыми моторами.

Бензиновые агрегаты дешевле в обслуживании, чем дизельные моторы. Периодичность ТО у них реже, чем у дизелей. И, кроме того, расходные материалы стоят дешевле.

Силовые агрегаты, работающие на бензине, менее требовательны к качеству топлива, чем дизели. Конечно, от низкокачественного горючего ухудшится динамика, но авто будет ехать. В худшем случае, придется через некоторое время чистить форсунки.

К особенностям современных бензиновых двигателей можно отнести еще и установку электропривода для повышения/понижения мощности вместо классического тросика на педали. Эта опция устанавливается практически на все модели с круиз-контролем и позволяет распределять топливо в оптимальном варианте.

Современная история бензиновых двигателей

Бензиновые двигатели нового поколения отличаются большим разнообразием – от самых простых до мощнейших. На моделях — как новых, так и б/у, — представленных в автосалоне ГК Favorit Motors, можно встретить силовые агрегаты различного объема и мощности, работающие на бензине. Каждый из них основывается на выработке механической энергии посредством поглощения топливовоздушной смеси.

Стоит заметить, что мощность и объем силового агрегата могут значительно различаться в зависимости от того, какие цели ставил перед собой завод-изготовитель. К примеру, Kia Venga оснащена бензиновым двигателем 1.4 литра мощностью в 90 лошадиных сил. Для городского компактного хэтчбэка этой мощности вполне хватит, чтобы владелец авто уверенно чувствовал себя на дорогах мегаполиса. А дорогостоящий Chevrolet Corvette имеет очень мощный силовой агрегат в 466 л.с., объемом 6.2 литра. Это позволяет ему не только брать быстрый старт, но и быть лидером на трассах.

Как сохранить работоспособность бензинового двигателя при многолетней эксплуатации?

Надежность и износостойкость бензинового агрегата практически во всех случаях определяются применяемыми на производстве технологиями. Однако не все зависит от производителя.

Автовладелец должен внимательно следить за состоянием двигателя:

  • своевременно проводить техническое обслуживание;
  • контролировать качество потребляемого бензина и заливаемых в мотор расходных материалов;
  • выбирать умеренный стиль езды;
  • выполнять профилактические работы, предупреждающие появление дефектов.

Внешне неисправности бензинового силового агрегата могут проявляться следующим образом:

  • появление посторонних звуков и вибрации;
  • ухудшение динамических характеристик;
  • увеличение расхода топлива;
  • повышенный расход масла;
  • быстрое падение уровня охлаждающей жидкости;
  • изменение цвета выхлопа;
  • неустойчивая работа;
  • отказ запуска.

Сегодня в интернете достаточно информации, чтобы автолюбитель получил минимальные знания о своем двигателе и мог своевременно замечать начавшиеся неполадки. Разумеется, самостоятельно производить ремонтные работы не рекомендуется, так как можно только усугубить положение. Вне зависимости от того способа, по которому образуется топливовоздушная смесь (то есть карбюраторный двигатель или инжекторный), можно быстро и без ущерба для своего кошелька выполнить диагностику и ремонт руками профессионалов.

Никаких проблем с проведением диагностики и ремонта бензинового двигателя не возникнет, если обратиться в ГК Favorit Motors. Специалисты компании обладают необходимым опытом работы, а также сертификацией, подтверждающий уровень их компетенции. Доверив нам автомобиль, можно не беспокоиться о грамотности и качестве любой проводимой операции — от стандартной диагностики до сложных ремонтных работ на двигателе. Все работы выполняются в строгом соответствии с регламентом производителей.

В зависимости от типа повреждений, после проведения диагностических работ выбирается методика ремонта или корректировки текущих настроек в двигателе. Как уже было сказано, бензиновые двигатели изначально обладают более простым устройством, чем дизельные, а потому восстановительные работы не затянутся надолго и не обернутся большими затратами.

Услуги, предоставляемые ГК Favorit Motors, полностью соответствуют золотому правилу «цена-качество», благодаря чему можно провести необходимые работы выгодно и в максимально короткий срок.

СПОСОБ ВОСПЛАМЕНЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ В ДВИГАТЕЛЕ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ЛАЗЕРНЫМ ОПТИЧЕСКИМ РАЗРЯДОМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автомобилестроению, а конкретно к системам воспламенения топливовоздушной смеси (ТВС) в двигателях внутреннего сгорания (ДВС). Сущность способа заключается в следующем. Воспламенение ТВС в ДВС достигается с помощью лазерного оптического разряда, для его интенсификации лазерный луч концентрируют на металлическую поверхность поршня двигателя. Устройство для осуществления способа содержит лазер (4) с оптическим световодом (5) и с фокусирующей линзой (8). Блок синхронизации (2) связан с усилителем мощности накачки (3) лазера (4) и с датчиком (1) положения распределительного вала двигателя. Фокусирующая линза (8) в верхней части через световод (5) соединена с лазером (4), а со стороны цилиндра двигателя (11) имеет упорную втулку (9), к которой прикреплено окно из кварцевого стекла, отделяющее оптическую систему от продуктов сгорания в цилиндре двигателя (11). Усилитель мощности (3) накачки лазера (4) представляет собой пакет конденсаторов, связанный с аккумуляторной батареей. Технический результат — упрощение системы зажигания за счет использования одного лазера, повышение надежности зажигания ТВС при высоких давлениях, за счет чего достигается экономическая эффективность и, следовательно, доступность использовании лазерной системы зажигания в ДВС. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ воспламенения топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания лазерным оптическим разрядом, включающий нагрев и воспламенение горючей смеси, путем подачи энергетического импульса от лазерного источника, отличающийся тем, что фокусирование лазерного луча, инициирующего оптический разряд, производят на поверхность поршня двигателя. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что положение оптического разряда на поверхности поршня при его движении к верхней мертвой точке регулируют в зависимости от состава горючей смеси и оборотов двигателя путем изменения момента подачи энергетического импульса на лазер. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что энергетический импульс на лазерный источник подают по сигналу датчика на распределительном вале двигателя. 4. Устройство для осуществления способа, содержащее лазер, оптический световод, фокусирующую линзу, блок синхронизации, связанный с усилителем мощности накачки лазера, отличающееся тем, что блок синхронизации связан с датчиком положения распределительного вала двигателя. 5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что фокусирующая линза в верхней части через световод соединена с лазером, а со стороны цилиндра двигателя имеет упорную втулку с защитным окном, отделяющим оптическую систему от продуктов сгорания цилиндра двигателя. 6. Устройство по п.4, отличающееся тем, что усилитель мощности представляет собой пакет конденсаторов, связанный с аккумуляторной батареей.

Изобретение относится к автомобилестроению, а конкретно к системам воспламенения топливовоздушной смеси (ТВС) в двигателях внутреннего сгорания (ДВС).

Известен способ воспламенения ТВС электрическим разрядом высокого напряжения (12-24 кВ), имеющим температуру около 10300 К между электродами свечи, напряжение на которые подается в результате преобразования постоянного тока в переменный импульсный ток, а затем трансформация его в импульсный ток высокого напряжения (Тур Е.Я. и др. Устройство автомобиля. М., Машиностроение, 1991, стр.154-156). Однако в известном способе не обеспечивается достаточное напряжение во вторичной цепи (после трансформации, особенно при увеличении частоты вращения, степени сжатия и числа цилиндров двигателя); быстро изнашиваются контакты прерывателя, вследствие чего снижается надежность работы и, как следствие, ухудшается экономичность двигателя; кроме того, затруднен пуск двигателя, так как для пуска двигателя напряжение во вторичной цепи должно быть больше, чем на прогретом двигателе (Тур Е.Я. и др. Устройство автомобиля. М., Машиностроение, 1991, стр.154-156).

Известен способ лазерного зажигания горючей смеси двигателя внутреннего сгорания и система для его осуществления (патент РФ №2309288, МПК F02P 23/04, опубл. 2003 г.). Способ лазерного зажигания горючей смеси двигателя внутреннего сгорания и система для его осуществления, являющийся наиболее близким к заявленному изобретению и принятый за прототип, заключающийся в том, что горючую смесь нагревают и поджигают энергией двух лазерных источников, при этом первым лазерным источником в горючей смеси создают локальный разогретый участок путем колебательного перемещения фокального пятна колебанием оптической системы, а вторым лазерным источником в момент зажигания горючей смеси подают энергетический импульс в центр разогретого объема горючей смеси. Устройство содержит блок синхронизации, связанный с усилителем мощности накачки лазера и собственно с самим лазером, причем блок синхронизации связан с датчиком положения коленчатого вала, а лазер связан с оптико-волоконной связью с фокусирующей линзой. В известном способе невозможно получить колебания оптической системы с частотой, на порядок превышающей обороты двигателя, необходимой для разогрева объема смеси; конструкция сложная и дорогая из-за необходимости использования энергии двух лазеров для зажигания горючей смеси и их синхронизации.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении надежности зажигания ТВС при высоких давлениях, в упрощении системы зажигания, в результате чего достигается экономическая эффективность при использовании лазерной системы зажигания.

Технический результат достигается тем, что в способе воспламенения топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания лазерным оптическим разрядом, включающим нагрев и воспламенение горючей смеси путем подачи энергетического импульса от лазерного источника, новым является то, что фокусирование лазерного луча, инициирующего оптический разряд, производят на поверхность поршня двигателя.

Положение оптического разряда на поверхности поршня при его движении к верхней мертвой точке регулируют в зависимости от состава горючей смеси и оборотов двигателя путем изменения момента подачи энергетического импульса на лазер.

Энергетический импульс на лазерный источник подают по сигналу датчика на распределительном валу двигателя.

В устройстве для осуществления способа, содержащем лазер, оптический световод, фокусирующую линзу, блок синхронизации, связанный с усилителем мощности накачки лазера, новым является то, что блок синхронизации связан с датчиком положения распределительного вала двигателя.

Фокусирующая линза в верхней части через световод соединена с лазером, а со стороны цилиндра двигателя имеет упорную втулку с защитным окном, отделяющим оптическую систему от продуктов сгорания цилиндра двигателя.

Усилитель мощности представляет собой пакет конденсаторов, связанный с аккумуляторной батареей.

Сущность способа заключается в следующем. Воспламенение ТВС в ДВС достигается с помощью лазерного оптического разряда, который получают в результате фокусировки энергии лазера в очень маленьком объеме среды (точке), в которой происходит концентрация энергии лазера, причем чем меньше объем (точка) концентрации энергии, тем выше температура плазмы в ядре оптического разряда. Плазма в ядре оптического разряда зависит от энергии выхода электронов в среде оптического разряда, поэтому для интенсификации оптического разряда лазерный луч концентрируют на металлическую поверхность поршня двигателя.

Оптический разряд, реализуемый на поршне ДВС, вызывает воспламенение ТВС, момент воспламенения которого зависит от состава ТВС и оборотов двигателя, для чего регулируют время опережения зажигания путем изменения момента подачи энергетического импульса на лазер.

На фиг.1 представлена общая схема способа воспламенения ТВС в двигателе внутреннего сгорания на основе оптического разряда.

На фиг.2 представлена оптическая схема системы воспламенения, где 1 — датчик положения распределительного вала; 2 — блок синхронизации; 3 — усилитель мощности накачки лазера; 4 — лазер; 5 — световод; 6 — поршень двигателя; 7 — окно; 8 — фокусирующая линза; 9 — втулка; 10 — корпус воспламенителя; 11 — цилиндр двигателя.

Устройство для осуществления способа содержит лазер 4 с оптическим световодом 5 и с фокусирующей линзой 8. Блок синхронизации 2 связан с усилителем мощности накачки 3 лазера 4 и с датчиком 1 положения распределительного вала двигателя. Фокусирующая линза 8 в верхней части через световод 5 соединена с лазером 4, а со стороны цилиндра двигателя 11 имеет упорную втулку 9, к которой прикреплено окно из кварцевого стекла, отделяющее оптическую систему от продуктов сгорания в цилиндре двигателя 11.

Усилитель мощности 3 накачки лазера 4 представляет собой пакет конденсаторов, связанный с аккумуляторной батареей.

Способ лазерного воспламенения горючей смеси в двигателе внутреннего сгорания реализуется следующим образом.

Сигнал от датчика 1 положения распределительного вала двигателя и блока синхронизации 2 и поступает в усилитель мощности накачки 3 и подается на лазер 4. Луч лазера проходит через световод 5 и с помощью линзы 8 фокусируется в фокальное пятно для получения оптического разряда на поверхности поршня 6. Фокусировка луча лазера 4 на металлическую поверхность поршня 6 активизирует процесс достижения оптического разряда воспламеняющего горючую смесь. Расположение оптического разряда на поверхности поршня регулируется в зависимости от состава горючей смеси и оборотов двигателя путем изменения времени опережения момента зажигания, подаваемого на лазер 4. Фокусирующая линза 8 расположена в корпусе воспламенителя 10 и фиксируется втулкой 9. Луч лазера проходит через кварцевое стекло (окно) 7 и фокусируется в районе поверхности поршня. Окно 7 из кварцевого стекла необходимо для защиты линзы от возможного нагара.

Таким образом, предлагаемое изобретение за счет интенсификации лазерного воспламенения ТВС на металлической поверхности поршня двигателя позволяет упростить систему зажигания, за счет использования одного лазера, повысить надежность зажигания ТВС при высоких давлениях, за счет чего достигается экономическая эффективность и, следовательно, доступность использовании лазерной системы зажигания в ДВС.

Способы воспламенения горючей смеси

Изобретение относится к автомобилестроению, а конкретно к системам воспламенения топливовоздушной смеси (ТВС) в двигателях внутреннего сгорания.

Известен способ воспламенения ТВС электрическим разрядом высокого напряжения (12-24 кB), имеющим температуру около 10300 К, между электродами свечи, напряжение на которые подается в результате преобразования постоянного тока в переменный импульсный ток высокого напряжения (Тур Е.Я. и др. Устройство автомобиля. М.: Машиностроение, 1991, стр. 154-156). Однако в известном способе не обеспечивается достаточное напряжение во вторичной цепи (после трансформации, особенно при увеличении частоты вращения, степени сжатия и числа цилиндров двигателя); быстро изнашиваются контакты прерывателя, вследствие чего снижается надежность работы и, как следствие, ухудшается экономичность двигателя; кроме того, затруднен пуск двигателя, так как для пуска двигателя напряжение во вторичной цепи должно быть больше, чем на прогретом двигателе (Тур Е.Я. и др. Устройство автомобиля. М., Машиностроение: 1991, стр. 154-156).

Известен способ воспламенения топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания лазерным оптическим разрядом и устройство для его осуществления (патент РФ №2436991, МПК F02P 23/04, опубл. 20.12.2011), являющийся наиболее близким к заявленному изобретению и принятый за прототип, заключающийся в том, что горючую смесь нагревают и воспламеняют путем подачи энергетического импульса от лазерного источника, фокусированием лазерного луча, инициирующего оптический разряд, на поверхность поршня двигателя. Известный способ позволяет снизить энергию лазера для создания оптического разряда за счет фокусировки луча лазера на металлическую поверхность поршня. Однако место фокусировки луча лазера на поверхности поршня быстро подвергнется эрозии и превратится в каверну, а энергия лазера, необходимая для создания оптического разряда, возрастет. Кроме того, воспламенение горючей смеси на границе камеры сгорания приводит к неполному сгоранию топлива, повышению токсичности выхлопных газов и снижению экономичности двигателя. Для получения лазерного оптического разряда требуется высокая мощность лазерного импульса — 10 11 Вт/см 2 . Снизить это значение можно уменьшив энергию выхода электронов в фокусе лазерного луча путем расположения в этой зоне металла.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в существенном снижении токсичных выбросов, а также повышении экономичности двигателя. Другим не менее важным фактором является существенное снижение стоимости системы воспламенения за счет использования одного лазера.

Технический результат достигается тем, что в способе воспламенения топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания лазерным оптическим разрядом, включающем нагрев и воспламенение горючей смеси путем подачи энергетического импульса от лазерного источника и фокусирование лазерного луча, инициирующего оптический разряд, новым является то, что лазерную энергию в виде пакета высокочастотных лазерных импульсов распределяют оптоволоконными разделителями по цилиндрам, поршни которых находятся в районе верхней мертвой точки, и подают в центры камер сгорания, а переключение энергии лазера на оставшиеся цилиндры двигателя при достижении их поршней верхней мертвой точки осуществляют при помощи электронно-оптического переключателя по команде от блока синхронизации, связанного с датчиком на распределительном валу.

Пакет высокочастотных лазерных импульсов подают по сигналу от блока синхронизации, связанного с датчиком на распределительном валу двигателя, с опережением зажигания в зависимости от оборотов двигателя.

На рисунке представлена схема способа воспламенения ТВС в двигателе внутреннего сгорания на основе лазерного оптического разряда.

Здесь: 1 — датчик положения распределительного вала; 2 — блок синхронизации; 3 — лазер; 4 — электронно-оптический переключатель; 5 и 6 — оптоволоконные разделители; 7 — оптические световоды; 8 — лазерные свечи (фокусирующие линзы); 9 — цилиндры; 10 — распределительный вал.

Способ воспламенения топливной смеси в ДВС лазерным оптическим разрядом реализуется следующим образом.

По сигналу от датчика 1 на распределительном валу двигателя 10 через синхронизатор 2 лазер 3 выдает пакет высокочастотных лазерных импульсов в электронно-оптический переключатель 4, который передает пакет высокочастотных лазерных импульсов на оптоволоконный разделитель 5 и через световоды 7 на лазерные свечи 8 и далее в цилиндры двигателя 9, поршни которых в данный момент находятся в районе верхней мертвой точки. В цилиндрах двигателя, где произошло сжатие топливной смеси, пакет высокочастотных лазерных импульсов инициирует оптический разряд в центре камеры сгорания, воспламеняющий топливную смесь. В цилиндрах на выхлопе отработанных газов реализуется холостой оптический разряд. При повороте коленчатого вала на 180 градусов датчик на распределительном валу 1 и синхронизатор 2 вырабатывают сигнал на лазер 3, который выдает пакет высокочастотных лазерных импульсов на электронно-оптический переключатель 3, подключающий оптоволоконный разделитель 6, передающий пакет высокочастотных лазерных импульсов на следующую группу цилиндров, поршни которых находятся в районе верхней мертвой точки.

В предлагаемом способе уменьшение мощности лазерного импульса достигается разогревом горючей смеси в фокусе лазерного луча пакетом высокочастотных лазерных импульсов что позволяет расположить оптический разряд в центре камеры сгорания повышая полноту сгорания горючей смеси, а следовательно, повышается экономичность и экологичность двигателя.

Таким образом, предлагаемое изобретение за счет применения пакета высокочастотных лазерных импульсов, каждый из которых имеет энергию меньше для реализации оптического разряда, но при каждом импульсе разогревает в фокусе среду (ТВС), подготавливая ее к реализации оптического разряда при последующих импульсах, позволяет применять импульсный лазер меньшей мощности. Кроме того, применение в предлагаемом способе оптоволоконных разделителей и электронно-оптического переключателя позволяет использовать один лазер в многоцилиндровых двигателях.

Способы воспламенения горючей смеси

1. Заполните пропуски:

По способу воспламенения горючей смеси двигатели автомобилей могут быть с принудительным воспламенением от искры . и . и с воспламенением от сжатия .

Эталон: карбюраторные ; газовые; дизельные.

2. Дополните предложение:

Дизельные двигатели по сравнению с карбюраторными: .

а)менее экономичны; более экономичны; имеют одинаковый расход топлива.

3. Дополните предложение:

Система смазки двигателя предназначена для. .

а)смазывания трущихся деталей;

б)подачи масла к трущимся деталям и отвода от них тепла и продуктов износа;

в)снижения трения между деталями;

г)предотвращения заклинивания двигателя.

4. Дополните предложение:

Система питания дизельного двигателя предназначена для .

а) подачи в цилиндры горючей смеси в соответствии с порядком работы двигателя;

б) приготовления горючей смеси и подачи ее в цилиндры двигателя;

в) своевременной подачи в цилиндры воздуха и распыленного топлива;

г) очистки воздуха и топлива

5. Какие способы применяются при пуске двигателя автомобиля?

б) при помощи электрического стартера;

в) и тот и другой способы.

6. Для чего предназначена трансмиссия автомобиля?

а) для передачи крутящего момента на ведущие колеса;

б) для изменения крутящего момента;

в) для распределения крутящего момента между колесами в зависимости от нагрузки на них;

г) для передачи крутящего момента с двигателя на ведущие колеса и изменения его по величине и направлению.

7. Дополните предложение:

Поперечное расположение валов коробки передач позволяет . .

а) уменьшить длину коробки передач;

б) уменьшить габаритные размеры автомобиля;

в) осуществить реверс на все передачи;

г) достичь всех перечисленных целей.

8. При каких неисправностях рулевого управления запрещена эксплуатация автомобиля?

а) «заедание» рулевого управления;

б) люфт рулевого колеса больше допустимого;

в) большой износ деталей рулевого управления;

г) ослабление креплений и нарушение шплинтовки;

д) при всех перечисленных неисправностях.

9. По какой причине происходит неполное торможение автомобиля?

а) из-за негерметичности пневматического привода;

б) из-за нарушения регулировок тормозных механизмов;

а) из-за замасливания и износа фрикционных накладок;

г) при наличии любой из перечисленных неисправностей.

10. Дополните предложение:

Прицепы могут быть . .

б) одно-, двух- и многоосными;

в) двух- и многоосными;

г) одно- и многоосными.

11. Какой процесс происходит в аккумуляторе?

а) химическая энергия преобразуется в электрическую;

б) электрическая энергия преобразуется в химическую;

в) электрическая энергия преобразуется в химическую, а химическая — в электрическую.

12.При какой температуре можно нагружать двигатель автомобиля?

1З. Какие двигатели имеют внутреннее смесеобразование?

14.Для чего предназначена система охлаждения двигателя автомобиля?

а) для охлаждения двигателя;

б) для быстрого прогрева двигателя;

в) для поддержания оптимального температурного режима.

15. Какие детали двигателя смазываются под давлением?

а) стенки цилиндров и поршней, поршневые пальцы, распределительные шестерни;

б) коленчатый вал, распределительный вал;

в) клапаны, пружины клапанов, толкатели.

16. Для чего предназначен топливный насос высокого давления дизельного двигателя?

а) для подачи топлива в цилиндры двигателя;

б) для сжатия топлива до высокого давления;

в) для подачи к форсункам точно отмеренных порций топлива;

г) для подачи топлива под давлением к фильтрам очистки топлива.

17. Для чего предназначено сцепление?

а) для соединения двигателя с трансмиссией;

б) для разъединения двигателя с трансмиссией;

в) для обеспечения плавного трогания с места;

г) для выполнения всех перечисленных функций.

18. В результате чего увеличивается люфт рулевого колеса?

а) увеличения зазоров в подшипниках ступиц направляющих колес;

б) увеличения зазора в рулевых тягах;

в) ослабления корпуса рулевого механизма;

г) недостатка масла в рулевом механизме с гидроусилителем;

д) в результате всех перечисленных неисправностей.

19.Какой тип тормозов имеет автомобиль КамАЗ-5320?

в) дисковый и колодочный.

20. Каковы причины возникновения короткого замыкания пластин аккумуляторной батареи?

Ответ-эталон: разрушение сепараторов; выпадение большого слоя осадка.

21. На сколько процентов мощности допускается загружать новый или отремонтированный автомобиль в период обкатки?

22. Для чего предназначено сцепление автомобиля?

Эталон-ответ: Сцепление автомобиля предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от ведущих колес и плавного трогания с места.

23. Из каких частей состоит механизм сцепления автомобиля?

Эталон-ответ: Механизм сцепления автомобиля состоит из кожуха, ведущего и ведомого дисков, выжимных рычагов и нажимных пружин.

24. Как работает сцепление автомобиля?

Эталон-ответ: При нажатии на педаль сцепления ведущий диск отходит от маховика, сцепление выключается, передача крутящего момента на ведомый диск прекращается. При неполном включении сцепления ведомый диск пробуксовывает относительно ведущего диска, что обеспечивает плавное трогание автомобиля.

25. Для чего предназначен привод сцепления автомобиля?

Эталон-ответ: Привод сцепления автомобиля предназначен для обеспечения легкого и эффективного управления функционированием сцепления.

26. Из каких основных частей состоит привод сцепления автомобиля КамАЗ?

Эталон-ответ: Основными составными частями привода сцепления автомобиля КамАЗ являются главный цилиндр и механизм пневмогидравлического усилителя.

27. Как работает привод сцепления автомобиля КамАЗ?

Эталон-ответ: При нажатии на педаль сцепления жидкость из главного цилиндра попадает в пневмогидроусилитель, открывает доступ сжатого воздуха в рабочий цилиндр, который оказывает давление на поршень и выключает сцепление.

28. Назовите основные неисправности сцепления автомобиля.

а) пробуксовка сцепления;

б) неполное выключение;

в) и то и другое;

г) дополнительно резкое трогание автомобиля с места.

29. Для чего предназначено техническое обслуживание сцепления автомобиля?

Эталон-ответ: Техническое обслуживание сцепления автомобиля предназначено для предупреждения возникновения в нем отказов.

30. Какие контрольные операции необходимо выполнить при техническом обслуживании сцепления автомобиля КамАЗ?

Эталон ответ: При техническом обслуживании сцепления автомобиля КамАЗ необходимо проверить герметичность привода его выключения, действие оттяжных пружин педали сцепления и рычага вала вилки выключения.

31. Как устраняются обнаруженные неисправности в сцеплении автомобиля КамАЗ?

Эталон-ответ: Неисправности устраняются следующим образом: регулируется свободный ход толкателя поршня главного цилиндра привода сцепления (свободный ход должен быть 3. 4 мм) и свободный ход рычага вала вилки выключения сцепления (6. 15 мм). Закрепляется пневмогидравлический усилитель, смазываются подшипник муфты выключения сцепления, втулки вала вилки выключения. Доводится до нормы уровень жидкости в главном цилиндре привода. Сливается отстой из пневмогидравлического усилителя.

32. Для чего предназначена тормозная система автомобиля?

Эталон-ответ: Тормозная система автомобиля предназначена для эффективного управления процессом замедления его движения и предотвращения возникновения дорожно-транспортных происшествий.

33. Какие бывают приводы тормозных систем современных автомобилей?

34. Для чего предназначены маслосъемные кольца в двигателе внутреннего сгорания?

а) для предотвращения прорыва газов в картер двигателя;

б) для снятия излишков масла со стенок цилиндра и отвода его в поддон картера;

в) для предотвращения попадания масла в камеру сгорания.

35. В чем различие между впускным и выпускным клапанами двигателя?

а) в разной длине клапанов;

б) диаметр тарелки выпускного клапана меньше диаметра тарелки впускного клапана;

в) диаметр тарелки выпускного клапана больше диаметра тарелки впускного клапана.

36. Почему шестерня распределительного вала в два раза больше шестерни коленчатого вала?

а) для уменьшения частоты вращения распределительного вала;

б) для обеспечения правильной работы кривошипно-шатунного механизма;

в) для того, чтобы каждый клапан открывался один раз за два оборота коленчатого вала.

37. Каково назначение глушителя?

а) выпуск отработанных газов;

б) уменьшение скорости отработанных газов;

в) уменьшение скорости и давления отработанных газов.

38. Для чего предназначены компрессионные кольца поршня?

а) для снятия масла со стенок гильзы цилиндра;

б) для улучшения смазки зеркала цилиндра;

в) для предотвращения пропуска газов в картер двигателя.

39.В каком положении находятся впускной и выпускной клапаны при такте расширения («рабочий ход»)?

а) оба клапана открыты;

б) оба клапана закрыты;

в) выпускной клапан открыт, впускной клапан закрыт;

г) впускной клапан открыт, выпускной клапан закрыт.

40. Что называется объемом камеры сгорания цилиндра двигателя?

а) объем между днищем поршня в НМТ и плоскостью головки цилиндра;

б) объем между днищем поршня в ВМТ и плоскостью головки цилиндра;

41. Чем отличается бесштифтовая форсунка от штифтовой?

а) наличием одного отверстия и иглы;

б) наличием нескольких отверстий;

в) наличием нескольких отверстий и штифта.

42. Назовите основные сборочные единицы системы питания дизельного двигателя.

а) топливный бак, воздухоочиститель, фильтры грубой и тонкой очистки;

б) топливный бак, воздухоочиститель, форсунки, ручной насос;

в) топливный бак, воздухоочиститель, топливный насос, форсунки, фильтры грубой и тонкой очистки, подкачивающий насос, впускные и выпускные трубопроводы, глушитель.

43. В какой момент происходит впрыск топлива в камеру сгорания?

а) до прихода поршня в ВМТ;

б) когда поршень находится в положении ВМТ;

в) когда поршень прошел положение ВМТ.

44. Назовите допустимую неравномерность подачи топлива секциями топливного насоса.

а) до 8%; б) до 5%; в) до 3%; до 4%; до 9%.

45. Каким должен быть уровень электролита в аккумуляторной батарее?

а) выше пластин на 10-20 мм;

б) выше пластин на 10-15 мм;

в) выше на 20-25 мм;

г) выше пластин на 8-12 мм.

46. Для чего предназначен всережимный регулятор дизельного автомобильного двигателя?

а) для облегчения запуска двигателя;

б) для поддержания заданного его скоростного режима;

в) для обеспечения работы двигателя на малых оборотах.

47. Каков процент расхода смазочных масел для карбюраторных автомобильных двигателей?

а) 5%; б) 4,1%; в) 3,2%; г) 2%.

48. В каком объеме следует заправлять антифризом систему охлаждения двигателя?

а) в полном объеме;

б) на 20-25% меньше полного объема;

в) на 5-10% меньше полного объема.

49. Какие бывают трансмиссии по принципу действия?

а) механические, ступенчатые, комбинированные;

б) механические, гидромеханические, комбинированные;

в) механические, ступенчатые, гидромеханические, комбинироваанные.

50. Из каких сборочных единиц состоит карданная передача?

а) из двух вилок, крестовины, шести подшипников;

б) из двух вилок, крестовины, двух подшипников;

в) из двух вилок, крестовины, четырех подшипников.

51. Какие полуоси применяются на автомобилях средней и повышенной грузоподъемности?

б) полностью нагруженные;

52. Каким должен быть угол развала управляемых колес автомобиля?

а) 0-5 ° ; б) 0-4 ° ; в) 0-3 ° ; г) 0-2 ° .

53. В каких пределах должна быть сходимость управляемых колес автомобиля?

в) 2-12 мм; г) 6-12 мм.

54. Каким должен быть люфт рулевого колеса автомобиля ЗИЛ-130?

а) 15 ° ; б) 10 ° ; в) 20 ° ; г) 12 ° .

55. В каком случае работает гидроусилитель рулевого управления?

а) при прямолинейном движении автомобиля;

б) при небольших сопротивлениях повороту;

в) при больших сопротивлениях повороту.

56. Какой привод тормозов применяется в автомобиле КАМаз?

57. Какие бывают шины по форме профиля?

а) обычного профиля, низкопрофильные, бескамерные, широкопрофильные;

б) обычного профиля, низкопрофильные, камерные, бескамерные, широкопрофильные;

в) обычного профиля, низкопрофильные, широкопрофильные, арочные.

58. Что понимается под дорожным просветом?

а) расстояние от поверхности почвы до дна коробки передач;

б) расстояние от поверхности почвы до дна коробки маховика;

в) расстояние от поверхности почвы до нижних точек переднего и заднего мостов.

59. Какие существуют виды технического обслуживания автомобилей?

б) ЕО, ТО-1, ТО-2, текущий ремонт, капитальный ремонт;

в) ЕО, ТО-1, ТО-2, ТО-3, текущий ремонт, капитальный ремонт.

Способы воспламенения горючей смеси

ОСНОВЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

6.1. Общие сведения о процессе горения

Горение – химический процесс соединения веществ с кислородом, сопровождающийся выделением тепла и света. Современная физико-химическая теория горения относит к горению все химические процессы, связанные с быстрым превращением и тепловым или диффузионным их ускорением. Это сложный химический процесс, в котором участвуют также и другие, нехимические процессы: диффузия, теплопередача.

Для возникновения горения необходим контакт горючего вещества с окислителем (кислород, фтор, хлор, озон) и с источником зажигания, способный передать горючей системе необходимый энергетический импульс. Наиболее бурно горят вещества в чистом кислороде. По мере уменьшения его концентрации горение замедляется. Большинство веществ прекращают горение при снижении концентрации кислорода в воздухе до 12-14%, а тление – при 7-8% (водород, сероуглерод, оксид этилена и некоторые другие вещества могут гореть в воздухе при 5% кислорода).

При длительном нагреве вещества, возможно, его самовоспламенение.

Различают следующие виды горения: вспышка, возгорание, воспламенение, самовозгорание, самовоспламенение и взрыв.

Вспышка – быстрое сгорание горючей смеси, не сопровождающееся образованием сжатых газов. Температура вспышки – самая низкая температура горючего вещества, при которой над его поверхностью образуются пары или газы, способные вспыхивать от источника зажигания, но скорость их образования еще недостаточна для последующего горения.

Возгорание – возникновение горения под воздействием источника зажигания.

Воспламенение – возгорание, сопровождающееся появлением пламени. Температура воспламенения – температура горючего вещества, при которой оно выделяет горючие пары или газы с такой скоростью, что после воспламенения их от источника зажигания возникает устойчивое горение.

Температура воспламенения зависит не только от природы вещества, но и от атмосферного давления, концентрации кислорода и других факторов. Например, температура воспламенения дерева колеблется в пределах от 250 до 350 °С, торфа – 250-280 «С, нефти – 120-480 °С и т.д. Чем ниже температура воспламенения материала, тем этот материал более огнеопасен.

Жидкости, способные гореть, делятся на горючие и легковоспламеняющиеся. Горючие жидкости (ГЖ) – жидкости, имеющие температуру вспышки выше 61 «С. Легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) – жидкости, имеющие температуру вспышки ниже 61 0 С.

Самовозгорание – процесс самонагрева и последующего горения некоторых веществ без воздействия открытого источника зажигания. Начальное самонагревание вещества, приводящее к резкому увеличению скорости экзотермических реакций, может быть вызвано химическими, микробиологическими и тепловыми процессами.

Химическое самовозгорание является результатом взаимодействия веществ с кислородом воздуха, воды или между собой. К ним склонны растительные масла, животные жиры и пропитанные ими тряпки, ветошь, вата. Разогрев этих веществ происходит за счет реакции окисления и полимеризации, которые могут начаться при обычных температурах (10-30°С). Ацетилен, водород, метан в смеси с хлором самовозгораются на дневном свету; сжатый кислород вызывает самовозгорание минеральных масел; азотная кислота – самовозгорание деревянной стружки, соломы, хлопка.

Микробиологическому самовозгоранию могут подвергаться многие продукты растениеводства – сырое зерно, сено и другие, в которых при определенной влажности и температуре интенсифицируется жизнедеятельность микроорганизмов и образуется паутинистый глей (гриб). Это вызывает повышение температуры веществ до критических величин, после которых происходит самоускорение экзотермических реакций.

Тепловое самовозгорание происходит при первоначальном внешнем нагреве вещества до определенной температуры. Полувысыхающие растительные масла (подсолнечное, хлопковое и др.), скипидарные лаки и краски могут самовозгораться при температуре 80-100.°С, древесные опилки, линолеум – 100 0 С. Чем ниже температура самовозгорания вещества, тем оно пожароопаснее.

Самовоспламенение – процесс горения, вызванный внешним источником тепла и нагреванием вещества без соприкосновения с открытым пламенем.

Взрыв – это процесс освобождения большого количества энергии в ограниченном объеме за короткий промежуток времени. Характерный признак взрыва – мгновенный рост высокой температуры и высокого давления газов в месте взрыва.

Различают взрывчатые химические соединения и взрывчатые смеси, взрывчатые горючие газы, пары легковоспламеняющихся и горючих жидкостей.

Источник зажигания – средство энергетического воздействия, вызывающее возникновение горения. Их подразделяют на открытые (светящиеся) – пламя, искры, раскаленные поверхности оборудования, предметов, световое излучение и др. и скрытые (несветящиеся) – теплота химических реакций, микробиологических процессов, сжатия, трения, ударов и т.п.

Температура источников зажигания различная, например, пламя спички имеет температуру 620-640°С, древесина горящая – 1000 о С, парафиновая свеча – 1427°С, природный и сжиженный газ – 1200°С и т.д. Этой температуры вполне достаточно для воспламенения большинства горючих веществ. Так, древесина сосны воспламеняется при температуре 255°С, резина – 270°С, хлопок – 260°С и т.д.

Пожароопасность искр зависит от их размеров и температуры. Искры диаметром 2 мм пожароопасны, если имеют температуру 1000°С, 3 мм – 800 °С, 5 мм – 600 °С. Температура искры, образующейся при ударе стальных деталей друг о друга, составляет 1630 °С.

Новый способ приготовления горючей смеси в ДВС

Со времени изобретения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в качестве приоритетных направлений его дальнейшего совершенствования были выбраны повышение мощности и экономичности, а также снижение массогабаритных характеристик.

Влияние вида сжигаемого топлива

На сегодняшний день двигатели внутреннего сгорания разработаны практически для каждого вида углеводородного горючего. Многие эксплуатационные показатели топлива, как известно, являются обязательными и необходимыми для выполнения теплового расчета ДВС.

Именно от планируемого к использованию топлива зависят тактико-технические характеристики и функциональные возможности двигателя. Так, элементарный состав топлива формирует качество сжигаемого горючего и его калорийность (теплоту сгорания или теплотворную способность), которые определяют расходы топлива, воздуха и продуктов сгорания, а также коррозионный износ цилиндров, газовыпускного тракта и экологическую чистоту двигателя. Вязкость и плотность используемого топлива влияют не только на прокачиваемость, качество распыла и испарение топлива, но и на маневренность двигателя (например, на время запуска и на время перехода с одного режима работы на другой), его взрывопожаробезопасность. Кроме того, элементарный состав топлива определяет полноту и теплонапряженность процесса сгорания топлива, а в конечном счете – мощность двигателя и его долговечность.

Влияние параметров топлива

На работу двигателей внутреннего сгорания не последнее влияние оказывают параметры подаваемого в него топлива. Основными параметрами подачи топлива в ДВС являются его давление и расход, при этом каждый тип двигателя имеет свои показатели указанных параметров. Необходимо отметить, что расход топлива на двигатель – это производная от его давления: чем выше давление топлива, тем больше его расход, и наоборот. Поскольку воспламенение и сгорание любого вида топлива происходят только в парогазовой фазе, то качественному и полному сгоранию топлива в двигателе должно обязательно предшествовать его полное испарение. Для перевода в паровую фазу жидкое горючее необходимо мелко распылить – между тем хорошо известно, что качество распыла определяется в том числе и величиной давления подаваемого топлива. Так, в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием для испарения топлива, происходящего до цилиндров в карбюраторе или инжекторе, достаточно атмосферного давления. В то же время в двигателях с воспламенением от сжатия (дизелях) для нормального процесса парообразования топлива, реализуемого во внутренней полости цилиндров, горючее необходимо подавать с избыточным давлением.

Таким образом, расход подаваемого в цилиндры топлива определяет мощность двигателя, а его давление – качество и полноту протекания процесса сгорания в цилиндрах.

Влияние воздуха

Атмосферный воздух, включающий в свой состав природный окислитель кислород, является обязательным и необходимым для организации и протекания процесса горения компонентом. Количество и способ подачи воздуха в двигатель влияют на количественно-качественные характеристики цепной реакции окисления горючего и, в конечном итоге, на мощность, экономичность и экологичность двигателя.

По Менделееву, на сжигание 1 килограмма углеводородного топлива теоретически необходимо 10 килограммов атмосферного воздуха. Недостаток, равно как и избыток, подаваемого в двигатель воздуха негативно сказывается на его работе. Так, недостаточное количество воздуха приводит к приготовлению обогащенной горючей смеси, снижению экономичности, долговечности, повышенному нагарообразованию на внутренних стенках цилиндров и газовыходного тракта двигателя и к интенсивному загрязнению природной среды продуктами неполного сгорания. В то же время избыток подаваемого на горение воздуха формирует обедненную смесь, что вызывает повышенное окисление конструкционных материалов внутренних полостей цилиндров и газовыходного тракта, снижение мощности двигателя, перерасход топлива, интенсивное тепловое загрязнение атмосферы и т. п.

Известно, что вид и структура углеводородных молекул, а также соотношение углерода к водороду (С:Н) в них различны и в процессе подачи топлива на горение изменяются ежемоментно. В связи с этим для полного сжигания топлива количество воздуха, подаваемого на приготовление горючей смеси, заранее завышается по сравнению с теоретически необходимым. Превышение количества фактически подаваемого воздуха над теоретически необходимым его количеством отражается через значение коэффициента избытка воздуха α, который при традиционном способе приготовления горючей смеси в сегодняшних двигателях внутреннего сгорания составляет от 1,1‑1,5 (при атмосферной подаче воздуха на приготовление горючей смеси) до 5,0 (при турбокомпрессорной подаче воздуха на приготовление горючей смеси).

О топливоподающей системе и подаче воздуха

Используемые сегодня топливоподающие системы ДВС были разработаны еще в начале XX века и, несмотря на ужесточение старых и появление новых (например, экологических) требований к двигателям, применяются до сих пор без принципиальных изменений.

Приоритет в совершенствовании топливных систем ДВС за прошедшее столетие отдавался главным образом количественным показателям. В частности – давлению топлива перед форсунками двигателя, величина которого выросла с 10‑50 кг / см 2 в начале XX века до 2000 кг/см 2 в начале XXI века. Повышение давления подаваемого топлива позволило, в конечном итоге, при сохранении массогабаритных характеристик двигателей добиться значительного увеличения их мощности.

Следует отметить, что сегодня топливоподающие системы двигателей внутреннего сгорания включают практически те же элементы, что и сто лет назад: топливную емкость, фильтры грубой и тонкой очистки, насос (для дизелей – топливоподкачивающий насос и топливный насос высокого давления), карбюратор или инжектор (для бензиновых двигателей), форсунки (для дизелей) и всасывающий, напорный, сливной трубопроводы.

Одновременно с топливоподающими системами стал применяться используемый до сих пор атмосферный способ подачи воздуха в двигатели.

Приоритет в совершенствовании способов подачи воздуха в двигатели отдавался не только количественным, но и качественным показателям, в частности увеличению напора и расхода воздуха, подаваемого на смешение с топливом, а также повышению степени турбулизации воздушного потока. Итогом такого подхода явилось широкое внедрение вентиляторного, а затем и турбокомпрессорного способов подачи воздуха в двигатель.

При атмосферном способе воздух поступает в воздушный коллектор за счет перепада давлений в атмосфере и в цилиндре двигателя при движении поршня в нижнюю мертвую точку. При вентиляторном способе формируется ламинарный воздушный поток, принудительно подаваемый в воздушный коллектор посредством приводимого во вращение от коленчатого вала вентилятора. Турбокомпрессорный способ предусматривает получение и подачу в воздушный коллектор турбулентного воздушного потока с помощью воздушного компрессора, приводимого во вращение расположенной в выходном коллекторе двигателя газовой турбиной.

Совершенствование способов подачи воздуха в ДВС позволило, не повышая расхода топлива и сохранив массогабаритные характеристики, достичь более высоких показателей мощности двигателей – главным образом за счет активизации и интенсификации процесса горения и повышения, таким образом, теплонапряженности в цилиндрах. Так, применение вентиляторного способа позволило увеличить мощность двигателя в полтора-два раза, а турбокомпрессорного – в два – два с половиной и более раз по сравнению с использованием атмосферного способа подачи воздуха.

Традиционный способ

Сегодня во всех двигателях внутреннего сгорания используется одинаковый способ приготовления горючей смеси, в котором в качестве первичной среды выступает топливо, а вторичной – воздух. Этот способ применяется более ста лет и стал уже традиционным. Суть его в следующем. Распыленное до мельчайших (20 мкм и менее) частиц топливо подается в поток атмосферного воздуха, который, перемешиваясь с горючим, образует топливовоздушную аэрозоль. Впоследствии горючая аэрозоль зажигается электрическим разрядом от свечи (в бензиновых двигателях) или самовоспламеняется от сжатия (в дизельных двигателях) и сгорает.

Условно процесс сгорания топлива в цилиндре можно разделить на три стадии (начальную, среднюю, конечную). В начальной стадии топливовоздушная смесь охватывается пламенем, происходит ее воспламенение и формирование первичного очага пламени, интенсивное испарение поверхностного слоя горючего и его горение в тонкой паровой фазе.

Продолжительность начальной стадии определяется скоростью тепловыделения реакции окисления. Средняя стадия процесса горения характеризуется интенсивным распространением пламени по всему объему горючей смеси. Скорость сгорания смеси резко увеличивается вследствие увеличения площади контакта взаимодействующих компонентов (поверхности испарения) и турбулизации смеси. На конечной стадии происходит догорание топлива, падение скорости и прекращение распространения пламени, вызванные резким снижением количества кислорода.

Следует отметить, что в реакции окисления углеводородного топлива участвует только теоретически необходимое количество воздуха. Остальной же воздух (избыток) в реакции горения (окисления) участия не принимает, а проходит транзитом через зону горения и, мгновенно нагреваясь от температуры окружающей среды до температуры в цилиндре, сбрасывается горячим в составе выхлопных газов в атмосферу, являясь причиной ее интенсивного теплового загрязнения. При этом на нагрев избыточного воздуха дополнительно затрачивается углеводородное топливо, что приводит к его перерасходу. Очевидно, что с повышением избытка воздуха увеличивается и количество затраченного на его нагрев сжигаемого топлива.

О новом способе приготовления горючей смеси

Наряду с традиционно применяемым способом приготовления горючей смеси существуют и другие способы, например струйно-кавитационный.

В основу этого способа положены физические явления, возникающие во внутренних полостях струйных аппаратов при их прокачке жидкими и газообразными средами. При струйно-кавитационном способе приготовления горючей смеси в качестве первичной среды используется не топливо, а атмосферный воздух.

Суть его заключается в следующем. Заданное (как правило, близкое к теоретически необходимому) количество воздуха всасывается из атмосферы и под давлением выше атмосферного подается в струйный насос. При высокоскоростном течении воздуха через внутреннюю полость проточной части насоса в его приемной камере создается разрежение, достаточное для самовсасывания вторичной среды – жидкого топлива.

При самовсасывании топлива его углеводородные молекулы расщепляются на молекулы меньшей молекулярной массы, отдельные атомы и топливные радикалы и в таком виде смешиваются с воздухом. В результате на выходе из насоса получается высококачественная гомогенная (размеры топливных частиц не превышают 10 мкм) воздушно-топливная (а не топливо-воздушная) аэрозоль, которая затем поступает непосредственно на горение. Количество топлива в смеси регулируется расходом воздуха на насос, а качество распыла (дисперсность) – давлением рабочего воздуха. С увеличением давления и количества подаваемого воздуха повышается и количество всасываемого топлива, и наоборот.

Характеристики подаваемой на горение горючей смеси, близкие к оптимальным, поддерживаются расходом и давлением воздуха перед насосом. Использование струйно-кавитационного способа приготовления горючей смеси позволяет регулировать мощность двигателя посредством изменения расхода и давления воздуха, подаваемого в струйный насос.

Струйно-кавитационный способ приготовления горючей смеси можно считать универсальным, поскольку он применим ко всем видам углеводородного топлива и топливосжигающим установкам.

Очевидно, что использование струйно-кавитационного способа приготовления горючей смеси потребует и принципиального качественно-количественного изменения топливо- и воздухоподающих систем двигателей.

На сегодняшний день струйно-кавитационный способ приготовления горючей смеси прошел лабораторные и промышленные испытания.

Научно-технический прогресс, как известно, не стоит на месте и даже самые эффективные в свое время инженерные решения с годами устаревают и требуют замены на более совершенные. XXI век выдвигает новые требования и ставит новые задачи, в том числе и в области использования природных ресурсов, включая углеводородное топливо.

Все сказанное относится и к традиционному способу приготовления горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания, который используется вот уже более ста лет.

«> Новый способ приготовления горючей смеси в ДВС Код PHP » data-description=»Со времени изобретения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) в качестве приоритетных направлений его дальнейшего совершенствования были выбраны повышение мощности и экономичности, а также снижение массогабаритных характеристик.

Способы воспламенения горючей смеси

Главное меню

  • Главная
  • Паровые машины
  • Двигатели внутреннего сгорания
    • Основные понятия о двигателях внутреннего сгорания
    • Топлива применяемые в двигателях и реакция сгорания
    • Смесеобразования и воспламенения в двигателях
    • Выпуск и продувка в двухтактных двигателях
    • Теплоиспользование в двигателях
      • Индикаторная мощность в двигателя
      • Эффективная мощность двигателя
      • Термический коэффициент полезного действия (КПД))
      • Индикаторный коэффициент полезного действия (КПД)
      • Относительный коэффициент полезного действия (КПД)
      • Эффективный коэффициент полезного действия (КПД)
      • Удельный расход топлива
      • Тепловой баланс двигателя
      • Повышение мощности двигателей
    • Тепловой расчет двигателя
    • Основные узлы двигателей
    • Топливная аппаратура и система зажигания
    • Пусковые устройства
    • Охлаждение и смазка двигателя
    • Вспомогательные устройства двигателей
    • Примеры конструкций двигателей
    • Эксплуатация и ремонт двигателя
    • Двигатели внутреннего сгорания на электростанциях
    • Наддув двигателей внутреннего сгорания
  • Электродвигатели
  • Автоматическое регулирование двигателей
  • Восстановление и ремонт двигателей СМД
  • Топливо для двигателей
  • Карта сайта

Судовые двигатели

  • Судовые двигатели внутреннего сгорания
  • Судовые паровые турбины
  • Судовые газовые турбины
  • Судовые дизельные установки

Важнейшей особенностью карбюраторных двигателей является приготовление горючей смеси. Это двигатели низкого сжатия с внеш­ним смесеобразованием с принудительным зажиганием горючей смеси. Они выполняются преимущественно четырехтактными.

Карбюраторные двигатели работают на легком жидком топливе. Процесс сгорания в этих двигателях обычно длится 1 / 300 — 1 / 400 сек. Для того чтобы в столь короткое время обеспечить полное сгорание, смесь должна быть соответ­ствующим образом приго­товлена. Процесс приго­товления горючей смеси называется карбюрацией, а прибор, в кото­ром осуществляется кар­бюрация, называется кар­ бюратором

Карбюратор должен выполнять следующие опе­рации:

а) приготовлять горю­чую смесь нужного каче­ства, т. е. при различных режимах работы смеши­вать нужное количество топлива с определенным количеством воздуха;

б) обеспечивать хороший распыл, с тем чтобы все топливо испарилось до начала сгорания;

в) осуществлять поступление в цилиндр однородной по составу смеси.

Рассмотрим способ образования горючей смеси в простейшем карбюраторе (фиг. 71). Топливо из бачка под напором поступает по каналу, перекрытому игольчатым клапаном 4, в поплавковую камеру 2. Поплавком 3 уровень топлива в поплавковой камере, а следовательно, и напор топлива поддерживается почти постоянным, с тем чтобы этот уровень был несколько ниже отверстия форсунки 7 ; таким образом, при неработающем двигателе утечка топлива не про­исходит. При всасывающем ходе поршня 10, т. е. при движении его вниз воздух через патрубок 8 проходит диффузор 6, в котором его скорость значительно повышается, а следовательно, давление понижается. Благодаря разрежению топливо из поплавковой камеры через калиброванное проходное отверстие 1 , называемое жикле­ ром , и форсунку 7 фонтанирует в диффузор, распадаясь при этом на мелкие капли, испаряющиеся в воздушном потоке. Количество смеси, всасываемой через впускной клапан 9, регулируется дроссель­ной заслонкой 5.

Воспламенение сжатой рабочей смеси производится электриче­ской искрой. Угол опережения зажигания обычно берется 25—30° до в. м. т. Сгорание смеси происходит с мгновенным повышением давления при почти неизменном объеме.

Горючая смесь топлива и воздуха, составленная так, что топливо в двигателе сгорает полностью, называется нормальной. При нормальной горючей смеси двигатель работает наиболее эконо­мично. Если количество воздуха, приходящееся на единицу веса топлива в смеси, будет больше нормальной, то такая смесь назы­вается бедно й. Сгорание бедной смеси происходит медленнее с догоранием в период расширения и выпуска, в связи с чем двигатель не развивает полной мощности. Если количество воздуха, приходя­щееся на единицу, веса топлива, меньше, чем у нормальной горючей смеси, то такая смесь называется богатой . При богатой смеси, вследствие недостатка воздуха, происходит неполное сгорание, что вызывает падение мощности двигателя при большом расходе топлива.

Рассмотренный выше карбюратор может обслуживать двигатель, работающий с постоянным числом оборотов. При увеличении числа оборотов двигателя в таком карбюраторе смесь обогащается. Поэтому для обслуживания двигателей, работающих при перемен­ном режиме, применяются карбюраторы, снабженные рядом доба­вочных приспособлений.

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector