|
|
Смесь горючих газов, паров или
мелких капель топлива с воздухом (или кислородом), состав которой
обеспечивает распространение пламени во всем занятом его пространстве,
называют горючей смесью.
В качестве топлива в карбюраторном двигателе могут применяться
бензин, лигроин, спирт, керосин, спирто-бензиновые смеси, сжиженные газы и
др.
Делались попытки применить и более тяжелое топливо вплоть
до сырой нефти. Однако эти попытки не дали положительных результатов.
Основным топливом, применяющимся в карбюраторных двигателях,
в настоящее время является бензин.
Бензин вырабатывается главным образом из нефти и представляет
собой смесь различных углеводородов, выкипающих при температуре примерно до
200° С.
ГОСТ 2084—56 предусматривает четыре марки автомобильного
бензина: А-66, А-72, А-74 и А-76.
Теоретически необходимое количество воздуха в кг для
полного сгорания 1 кг топлива по ГОСТу 1970—43 принимается равным:
Бензин 14,9
Керосин ... 15,0
Бензол ... 13,5
Спирт 95-процентный 8,4
Если известен элементарный состав топлива, то, принимая
приближенно состав воздуха (по весу) 77% азота и 23% кислорода, теоретически
необходимое количество воздуха 10 может быть подсчитано по формуле
Содержание топлива и воздуха в смеси характеризует ее
состав. Состав смеси в отечественной практике оценивается либо количеством
воздуха, приходящегося на один килограмм топлива, либо коэффициентом избытка
воздуха.
Коэффициентом избытка воздуха называется отношение количества
воздуха, действительно поступившего в цилиндр, к теоретически необходимому
для полного сгорания топлива и обозначается буквой а.
Различают смесь богатую, когда воздуха в смеси меньше, чем
теоретически необходимо, и, следовательно, а <1, и бедную, когда воздуха в
смеси больше, чем теоретически необходимо, и а> 1. При -желании оттенить
степень изменения состава смеси применяют такие термины, как обедненная
смесь, обогащенная, очень богатая и др.
При значительном обеднении смеси тепловыделение при сгорании
вследствие снижения калорийности заряда будет уменьшаться. Наконец, при
каком-то составе воспламенение смеси прекратится.
Если же чрезмерно обогащать смесь, то тепловыделение будет
также уменьшаться вследствие химической неполноты сгорания топлива, и при
каком-то составе смесь также прекратит воспламеняться.
Следовательно, горючие смеси могут воспламеняться только в
определенных пределах изменения их состава. Эти пределы харастеризуются
коэффициентом избытка воздуха и называются пределами воспламеняемости.
Состав смеси, при котором прекращается воспламенение смеси
вследствие избытка в ней топлива или воздуха, условились именовать
соответственно верхним или нижним пределом.
Следует, однако, указать, что приведенные данные являются
ориентировочными, так как в зависимости от условий эти пределы изменяются.
Горючая смесь, поступающая в цилиндр, смешивается с газами,
оставшимися от предшествующего цикла (остаточными газами). Смесь свежего
заряда с остаточными газами носит название рабочей смеси.
Пределы воспламеняемости рабочей смеси, имеющей в своем
составе инертные газы, сужаются, и чем больше остаточных газов, тем уже
пределы воспламеняемости.
Экономичность и мощность двигателя во многом зависят от
состава смеси.
При работе двигателя на номинальном режиме горючая смесь с
коэффициентом избытка воздуха а = 0,8 -f- 0,9 сгорает в цилиндре с высокими
скоростями и, таким образом, обеспечивает более высокую мощность двигателя;
однако такая смесь имеет значительную неполноту сгорания, вследствие чего в
отработавших газах содержится 3—6% окиси углерода (угарный газ), что вредно
действует на организм человека.
В горючей смеси с коэффициентом избытка воздуха а = 1,1
-т- 1,15 топливо сгорает наиболее полно и, как следствие, двигатель работает
экономично.
Чтобы определить желаемый состав горючей смеси на различных
режимах работы двигателя, снимают ряд регулировочных характеристик при
постоянном числе оборотов, но при различных положениях дроссельной заслонки и
получают семейство кривых, представленных на 1. На приведенном рисунке по
оси абсцисс отложен коэффициент избытка воздуха а, а по оси ординат эффективная
мощность двигателя N е, выраженная в процентах от максимальной, а также
удельный расход топлива ge в процентах от минимального его значения,
полученные при полном открытии
дроссельной заслонки и одном и том же числе оборотов.
Кривые 1 соответствуют работе двигателя при полном
открытии дроссельной заслонки, а кривые 2 и 3 — работе двигателя при
промежуточных положениях дроссельной заслонки. Из кривых видно, что с
увеличением а мощность двигателя вначале увеличивается, а затем начинает
уменьшаться. Удельный расход топлива вначале уменьшается, а затем опять
увеличивается. Причем максимальная мощность не совпадает с минимальным
удельным расходом топлива. Если теперь точки различных кривых,
соответствующие максимальной мощности, соединить, то получим кривую 4, а
соединив точки, соответствующие минимальным удельным расходам, получим кривую
5. Очевидно, кривая 4 будет соответствовать составу смеси, обеспечивающему
максимальную мощность, а кривая 5 — составу смеси, обеспечивающему
максимальную экономичность двигателя. Отсюда видно, что если отрегулировать
карбюратор так, чтобы получить максимальную экономичность двигателя, то
получить максимальную мощность двигателя при этом нельзя, а если
отрегулировать карбюратор так, чтобы обеспечить максимальную мощность
двигателя, то топливо не будет полностью сгорать из-за недостатка кислорода
(а <<1) и работа двигателя будет неэкономична.
|