Что такое горючая смесь
Устройство современного двигателя
Горючая смесь
Горючая смесь, поступающая в цилиндры, приготовляется в смесительной камере карбюратора и представляет собой смесь паров мелко распыленного бензина и воздуха. Процесс смесеобразования продолжается во впускном трубопроводе и цилиндрах двигателя, где горючая смесь, смешиваясь с остатками отработавших газов, образует рабочую смесь.
Для приготовления горючей смеси используют тщательно очищенные от механических примесей топливо и воздух. Горючая смесь должна сгорать полностью в тысячи доли секунды. Для правильного сгорания топлива камеры сгорания цилиндров имеют различные формы, от чего зависит распределение горючей смеси.
Состав горючей смеси
Состав горючей смеси характеризуется определенным соотношением топлива и воздуха (по массе). Для полного сгорания I кг бензина теоретически необходимо 14,9 кг воздуха. Практически, количество воздуха, в зависимости от режима работы двигателя, может быть больше или меньше теоретического. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха (а), который представляет собой отношение действительного количества воздуха участвующего в процессе сгорания бензина, к стехиометрическому, т. е. к количеству воздуха, которое теоретически необходимо для сгорания топлива массой 1 кг и состава С + Н + О = 1. Количество воздуха и топлива в горючей смеси регулируется с помощью специального кислородного датчика Лямбда. Датчик Лямбда устанавливается в выхлопной системе.
Если в сгорании 1 кг бензина участвует 14,9 кг воздуха, то такая смесь называется нормальной. Коэффициент избытка воздуха определяет количество горючей смеси следующим образом:
• богатая смесь — а от 0,5 до 0,8 (значительный недостаток воздуха, смесь сгорает не полностью);
• обогащенная смесь — а от 0,85 до 0,95 (незначительный недостаток воздуха). Скорость сгорания смеси возрастает, двигатель развивает наибольшую мощность, но при несколько повышенном расходе топлива вследствие недостаточно полного его сгорания;
• бедная смесь — а от 1,1 до 1,2 (значительный избыток воздуха, смесь горит медленно). Большая часть теплоты поглощается стенками цилиндров, что вызывает перегрев двигателя и неустойчивую его работу. Мощность двигателя падает, возрастает расход топлива;
• обедненная смесь — а от 1,05 до 1,07 (незначительный избыток воздуха). Мощность двигателя несколько снижается, экономичность заметно повышается, так как происходит наиболее полное сгорание топлива.
Рабочая (горючая) смесь
Эта статья относится только к бензиновым двигателям. Процесс и особенности смесеобразования в дизельных двигателях описаны на соответствующей странице в этом разделе.
Состав горючей смеси
Горючая смесь состоит из паров топлива и воздуха.
Рабочий процесс в цилиндрах бензинового двигателя протекает очень быстро, каждый такт в двигателе, работающим с числом оборотов коленчатого вала 2000 об/мин, совершается за 0,015 сек.
Горение жидкого топлива происходит относительно медленно, а необходимо, чтобы сгорание топлива в цилиндре происходило за более короткое время, чем совершается какой-либо такт. Повысить скорость сгорания до 25-30 м/сек можно лишь при том условии, если жидкое топливо будет размельчено на мельчайшие капельки, а затем испарено. Образование мельчайших капелек достигается распыливанием и испарением топлива, а быстрое сгорание происходит благодаря тщательному перемешиванию этих паров с необходимым количеством воздуха.
Для полного сгорания топлива необходимо строго определенное количество кислорода, находящегося в воздухе. Если воздуха будет недостаточно, то все топливо сгореть не сможет, при избытке воздуха топливо сгорает все, но еще остается неиспользованная часть кислорода в воздухе.
Для полного сгорания топлива необходимо строго определенное количество кислорода, находящегося в воздухе. Если воздуха будет недостаточно, то все топливо сгореть не сможет, при избытке воздуха топливо сгорает все, но еще остается неиспользованная часть кислорода в воздухе.
Установлено, что для сгорания 1 кг топлива необходимо иметь 15 кг воздуха. Смесь такого состава носит название нормальной (стехиометрической). Однако при соотношении 1:15 полного сгорания топлива не происходит и часть его бесцельно теряется.
Для полного сгорания соотношение топлива и воздуха должно быть 1:17 – 1:18, такая смесь носит название обедненной. Вследствие избытка воздуха в обедненной смеси понижается ее теплотворная способность, что приводит к понижению скорости сгорания и снижению мощности двигателя.
Для повышения мощности двигателя смесь должна гореть с наибольшей скоростью, а это возможно при соотношении топлива и воздуха 1:13, такая смесь называется обогащенной. При таком составе смеси полного сгорания топлива не происходит и экономичность двигателя ухудшается, зато удается получить от него наибольшую мощность.
При соотношении топлива и воздуха меньше 1:13 скорость горения уменьшается, экономичность двигателя и его мощность снижается. Смесь такого состава называют богатой. Если соотношение топлива и воздуха в смеси больше 1:18, скорость ее горения также резко снижается, что также приводит к потере экономичности и мощности. Смесь такого состава называется бедной.
Когда содержание воздуха в смеси менее 6 кг на 1 кг топлива или более 20 кг на 1 кг топлива, горючая смесь в цилиндрах не воспламеняется.
В работающем двигателе обычно различают пять основных режимов: пуск холодного двигателя, работа на малых оборотах (холостой ход), работа при частичных нагрузках (средние нагрузки), работа при полных нагрузках и работа при резком увеличении нагрузки или числа оборотов. Для каждого из режимов состав смеси должен быть разным.
При пуске холодного двигателя условия смесеобразования очень плохие: двигатель холодный, большая часть топлива конденсируется на стенках цилиндров и во впускном трубопроводе, а скорость потока воздуха невелика, так как коленчатый вал двигателя проворачивается с небольшим числом оборотов. Для обеспечения пуска холодного двигателя смесь должна быть богатой с тем, чтобы возместить ту часть топлива, которая конденсируется на стенках цилиндров.
При малых оборотах холостого хода условия смесеобразования также плохие вследствие недостаточной очистки цилиндров от отработавших газов. Количество смеси при этом режиме должно быть невелико, но по качественному составу она должна быть обогащенной.
При средних нагрузках от двигателя полной мощности не требуется и для экономии топлива смесь должна быть обедненной, т.е. такой, которая полностью сгорает.
При полных нагрузках смесь должна обладать наибольшей скоростью сгорания с тем, чтобы от двигателя получить наибольшую мощность. Этим условиям удовлетворяет обогащенная смесь, но при этом двигатель работает менее экономично, чем при средних нагрузках.
При резком увеличении нагрузки или числа оборотов коленчатого вала смесь должна быть обогащенной, в противном случае двигатель остановится.
Влияние нарушения состава рабочей смеси на работу двигателя
Неисправности системы питания заключаются в образовании смеси несоответствующего качества и повышенном расходе топлива. К наиболее часто встречающимся неисправностям системы питания относится образование богатой или бедной горючей смеси.
Богатая рабочая смесь обладает пониженной скоростью горения и вызывает перегрев двигателя, работа его при этом сопровождается резкими хлопками в глушителе. Хлопки появляются в результате неполного сгорания смеси в цилиндре (не хватает кислорода воздуха), и догорание ее происходит в глушителе, сопровождающееся черным дымом.
Длительная работа двигателя на богатой смеси приводит к перерасходу топлива и большому отложению нагара на стенках камеры сгорания и электродах свечей зажигания. Образованию богатой горючей смеси способствует уменьшение количества поступающего воздуха или увеличение количества поступающего топлива.
Бедная горючая смесь также обладает пониженной скоростью сгорания, двигатель перегревается, и его работа сопровождается резкими хлопками во впускном трубопроводе. Хлопки появляются в результате того, что смесь еще догорает в цилиндре, когда уже открыт впускной клапан и пламя распространяется во впускной трубопровод.
Длительная работа двигателя на бедной смеси также вызывает перерасход топлива вследствие того, что мощность двигателя в этом случае падает и чаще приходится пользоваться пониженными передачами. Образованию бедной горючей смеси способствует либо уменьшение количества поступающего топлива, либо увеличение количества поступающего воздуха.
Детонация и самовоспламенение
При нормальных условиях сгорание рабочей смеси в цилиндрах двигателя происходит со скоростью 25-30 м/сек и давление в цилиндре нарастает плавно. Двигатель работает в нормальном тепловом режиме, без стуков и отказов.
Склонность топлива к детонации условно оценивают октановым числом. Чем выше октановое число, тем топливо меньше склонно к детонации. Бензин с более высоким октановым числом применяют для двигателей с более высокой степенью сжатия.
Детонационное сгорание смеси иногда ошибочно путают с самовоспламенением или калильным зажиганием. Самовоспламенение может наступить в цилиндрах перегретого двигателя в тот момент, когда электрическая искра еще не поступила в цилиндр, а также при воспламенении от раскаленных частиц нагара или электродов свечи. Как в том, так и в другом случае смесь горит с нормальной скоростью. Обычно это явление наблюдается при выключении зажигания, когда двигатель еще продолжает некоторое время работать.
ГОРЮЧАЯ СМЕСЬ
Смесь горючих газов, паров топлива, мелкодисперсных горючих твердых и жидких веществ с воздухом (кислородом). Горючая смесь называется бедной, если горючей компоненты в ней меньше, чем может быть окислено кислородом воздуха, богатой – при обратном соотношении горючего вещества и воздуха и стехиометрической – при точном соответствии горючего и воздуха.
Смотреть что такое «ГОРЮЧАЯ СМЕСЬ» в других словарях:
ГОРЮЧАЯ СМЕСЬ — рабочая смесь (Gas) смесь газообразного топлива или паров жидкого топлива с воздухом, воспламеняемая в цилиндрах газовых или карбюраторных двигателей, работающих по циклу Отто. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское … Морской словарь
горючая смесь — — [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN combustible mixtureflammable mixture … Справочник технического переводчика
горючая смесь — degusis mišinys statusas T sritis chemija apibrėžtis Degiųjų dujų arba degalų garų ir oro mišinys variklio cilindre. atitikmenys: angl. combustible mixture; fuel mixture rus. горючая смесь; рабочая смесь; топливная смесь … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
горючая смесь — degusis mišinys statusas T sritis Energetika apibrėžtis Degiųjų dujų arba kuro garų ir oro mišinys, užtikrinantis visišką jo sudegimą vidaus degimo variklio darbo cilindre. atitikmenys: angl. combustible composition; fuel air mixture; inflammable … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas
ГОРЮЧАЯ СМЕСЬ — см. Рабочая смесь … Большой энциклопедический политехнический словарь
горючая смесь воздуха и паров бензин — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN air gas … Справочник технического переводчика
Горючая смесь (альбом) — У этого термина существуют и другие значения, см. Горючая смесь. Горючая смесь … Википедия
бедная горючая смесь — разбавленная горючая смесь — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность Синонимы разбавленная горючая смесь EN thin mixture … Справочник технического переводчика
взрывоопасная горючая смесь — Смесь горючего вещества с окислителем. [ГОСТ Р 22.0.08 96] Тематики техногенные чрезвычайные ситуации Обобщающие термины взрывы, общие понятия … Справочник технического переводчика
Горючая среда (смесь)
Горючая среда (смесь) – это:
1) среда (смесь), способная воспламеняться при воздействии источника зажигания (Федеральный закон РФ от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»);
2) среда (смесь), способная самостоятельно гореть после удаления источника зажигания (ГОСТ 12.1.004-91 ССБТ. Пожарная безопасность. Общие требования).
Для горения необходимы горючее вещество, кислород (или иной окислитель) и источник воспламенения.
Чтобы возникло горение, горючее вещество должно быть нагрето до определенной температуры источником воспламенения (пламенем, искрой, накаленным телом) или тепловым проявлением какого-либо другого вида энергии: химической (экзотермическая реакция), механической (удар, сжатие, трение) и т.д. Выделившиеся при нагревании горючего вещества пары и газы смешиваются с воздухом и окисляются, образуя горючую среду. По мере накопления тепла в результате окисления газов и паров скорость химической реакции увеличивается, вследствие чего происходит самовоспламенение горючей смеси и появляется пламя.
С появлением пламени наступает горение, которое при благоприятных условиях продолжается до полного сгорания вещества. В установившемся процессе горения постоянным источником воспламенения является зона горения, т.е. область, где протекает химическая реакция, выделяется тепло и излучается свет.
Для возникновения и протекания горения горючее вещество и кислород должны находиться в определенном количественном соотношении. Содержание кислорода в воздухе для большинства горючих веществ должно быть не менее 14-18 %.
Образование горючей среды
Твердыми веществами органического происхождения
Горючая среда образуется в тех случаях, когда в технологическом процессе обращаются (обрабатываются, применяются или хранятся) твердые горючие вещества: древесина, уголь, волокнистые материалы. Как правило, они не изолируются от окружающего воздуха, могут гореть непосредственно на открытых площадках, в помещениях, аппаратах, коммуникациях.
Горючая среда (горение древесины)
Пылями
Горючие пыли образуются при обращении в технологическом процессе измельченных твердых веществ и материалов (при механической обработке – дроблении, шлифовании, сверлении и т.п.; транспортировке – в системах пневмотранспорта, при пересыпании продукции с одного транспортера на другой; а также в сепараторах, классификаторах, на участках загрузки и выгрузки измельченных веществ). Пыль может находиться во взвешенном состоянии в воздухе (аэровзвесь), а также осаждаться на конструкции и оборудование (аэрогель).
Взрывоопасная среда (ВОС) внутри и снаружи технологического оборудования с пылями образуется при условии:
Горючими газами
При нормальной работе аппаратов с газами в них, как правило, не образуется взрывоопасной среды, ввиду отсутствия окислителя (рабочая концентрация составляет 100% об.). Иногда технологией предусматривается подача внутрь аппарата смеси рабочего газа с воздухом или кислородом. В таком случае взрывоопасная среда образуется при условии:
Парами ЛВЖ и ГЖ
В производственных условиях подвергаются обработке и широко применяются легковоспламеняющиеся жидкости (ЛВЖ) и горючие жидкости (ГЖ). Горючая среда в аппаратах с жидкостями может образовываться: при нормальном режиме работы; при особых режимах работы (пуск и остановка технологических аппаратов) и при аварийном режиме (нарушении технологии производства, разрушении аппаратов и коммуникаций).
Внутри технологического оборудования
В производственных условиях аппараты с жидкостями обычно не заполняются полностью и, следовательно, над зеркалом жидкости имеется определенный свободный объем, который постепенно насыщается ее парами. При таких условиях количество паров в свободном объеме может быть достаточным для образования в смеси с воздухом или другим окислителем горючей среды. При допущении, что при неподвижном уровне ЛВЖ и ГЖ в аппаратах концентрация их паров близка к концентрации насыщенного пара, возможность образования взрывоопасной среды определяется путем проверки двух условий:
Если хотя бы одно из данных условий не выполняется, то ВОС в аппарате не образуется.
Температурные пределы воспламенения для жидкостей определяются по справочной литературе, экспериментально или расчетным путем. Рабочая температура жидкости определяется по технологическому регламенту или непосредственно по показаниям приборов контроля технологического процесса.
Необходимо помнить, что условие возможности образования взрывоопасной среды (3) справедливо в двух случаях:
При опорожнении аппаратов с дыхательными устройствами происходит насыщение паров жидкости окислителем за счет притока воздуха через дыхательную арматуру, их концентрация снижается и у богатых смесей (ТР > ТВПВ) может попасть в область воспламенения. В таком случае оценку возможности образования ВОС проводить по условию (3) нельзя и ее осуществляют по соотношению:
Концентрационные пределы воспламенения для жидкостей определяются по справочной литературе, экспериментально или расчетным путем. Рабочая концентрация паров жидкости в аппарате на данный момент времени определяется экспериментально или расчетом.
При выходе веществ наружу из аппаратов
В производственном помещении или у наружных установок горючая среда может образовываться только при выходе горючих веществ из аппаратов наружу. Это может случиться даже при нормальной работе технологического оборудования, в том случае, если применяются аппараты с открытой поверхностью испарения, дыхательными устройствами, периодически открываемыми для загрузки и выгрузки продукции и т.п.
Наиболее опасными в пожарном отношении аппаратами являются аппараты с открытой поверхностью. Над зеркалом испарения в этих аппаратах может образоваться ВОС при выполнении условия:
В случаях, когда по условиям технологического процесса требуется изменение уровня жидкости применяют аппараты с дыхательными устройствами. Они представляют собой закрытые емкости (резервуары, мерники, дозаторы и т.п.), сообщающиеся с атмосферой при помощи дыхательных устройств.
Выход паров горючих жидкостей из этих аппаратов происходит при больших и малых дыханиях.
Под большим дыханием понимается вытеснение паров наружу или подсос воздуха внутрь аппарата при изменении в нем уровня жидкости (операции заполнения и опорожнения), под малым – вытеснение паров наружу или подсос воздуха внутрь аппарата при изменении температуры в его газовом пространстве (уровень остается неизменным).
Образование ВОС около дыхательного устройства при вытеснении паров наружу возможно при условии:
Аппараты, работающие под избыточным давлением, также могут быть источником выделения горючих газов и паров, т.к. даже при их исправном состоянии возможны незначительные утечки горючих веществ через различные разъемные соединения, уплотнения валов, плунжеров и т.п. Такие утечки могут происходить непрерывно, но, как правило, не создают реальной пожарной опасности, т.к. локально рассредоточены по поверхности аппаратов и коммуникаций и рассеиваются в воздухе рабочей среды под воздействием воздухообмена.
В период пуска и остановки технологических аппаратов
Остановка технологического оборудования на производстве осуществляется периодически и связана с необходимостью проведения различных регламентных работ: профилактических осмотров, чисток, ремонтов и т.п.
Причинами образования горючей среды при остановке аппаратов являются:
Образование ВОС возможно при пуске аппаратов, когда в объем, заполненный воздухом, поступает горючее вещество и концентрация в аппарате увеличивается от 0 до СР:
При нарушении режима работы и повреждении технологических аппаратов
Наибольшую пожарную опасность для производства представляют нарушения режима работы технологического оборудования и связанные с ними повреждения и аварии, при которых вследствие выхода значительного количества горючих газов за короткий промежуток времени может образовываться горючая концентрация не только внутри аппаратов, но и снаружи.
Повреждения технологического оборудования возможны в результате различных воздействий, а именно:
Способы исключения условий образования горючей среды
Исключение условий образования горючей среды должно обеспечиваться одним или несколькими из следующих способов:
Способы исключения условий образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания
Исключение условий образования в горючей среде (или внесения в нее) источников зажигания должно достигаться одним или несколькими из следующих способов:
Безопасные значения параметров источников зажигания определяются условиями проведения технологического процесса на основании показателей пожарной опасности обращающихся в нем веществ и материалов, определенных в ст. 11 Федерального закона РФ от 22.07.2008 № 123-ФЗ.
Источники: Справочник инженера пожарной охраны. Под общей редакцией Самойлова Д.Б. –М.: 2010; Федеральный закон РФ от 22.07.2008 № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»; ГОСТ 12.1.004-91. Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования.
Что такое горючая смесь
Для приготовления горючей смеси используют топливо и воздух, причем оба компонента, входящие в состав смеси, должны быть тщательно очищены от механических и других примесей. Горючая смесь — это смесь, приготовленная в карбюраторе из паров мелкораспыленного топлива и воздуха. Горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, смешивается с отработавшими газами и образует рабочую смесь.
Состав горючей смеси характеризуется определенным соотношением масс топлива и воздуха. Для полного сгорания 1 кг бензина теоретически необходимо 14,9 кг воздуха (обычно принимают 15 кг). Однако количество воздуха, действительно расходуемого на приготовление горючей смеси, может быть больше или меньше теоретически необходимого. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха, обозначаемым буквой а.
Если в сгорании 1 кг бензина действительно участвует 15 кг воздуха, т. е. столько, сколько теоретически необходимо, то ос = 15/15 = 1, и такую смесь называют нормальной. Горючую смесь, для которой а 1 называют бедной, так как в ней содержится воздуха больше теоретически необходимого количества. Для более точного определения степени обогащения или обеднения горючей смеси различают следующие смеси: богатая (а = 0,70—0,85); обогащенная (а = 0,854-0,95); обедненная (а = 1,05-1,15); бедная (а — 1,15* н-1,20).
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Дополнительные материалы по теме:
При слишком большом обогащении или обеднении горючая смесь теряет способность воспламеняться. В первом случае это происходит из-за недостатка кислорода воздуха, а во втором из-за значительного избытка воздуха и небольшого количества бензина. Существуют определенные пределы воспламеняемости горючей смеси: для богатой а = 0,5; для бедной а = 1,35. Двигатель не должен работать на переобогащенных или переобедненных горючих смесях, так как в обоих случаях снижается его мощность и экономичность.
Горючая смесь представляет собой смесь паров бензина с воздухом. Попадая в цилиндры, она смешивается там с остаточными отработавшими газами и образует рабочую смесь. В зависимости от соотношения бензина и воздуха различают следующие горючие смеси.
Нормальная горючая смесь состоит из 1 кг бензина и 15 кг воздуха. Это количество воздуха теоретически необходимо для полного сгорания 1 кг топлива.
Обедненная горючая смесь содержит в своем составе на 1 кг бензина от 15 до 17 кг воздуха.
Бедная горючая смесь имеет в своем составе свыше 17 кг воздуха на 1 кг бензина.
Обогащенная горючая смесь содержит от 13 до 15 кг воздуха на 1 кг бензина.
Богатая горючая смесь на 1 кг бензина содержит менее 13 кг воздуха.
Для нормальной работы двигателя на разных режимах необходимо иметь различный состав горючей смеси.
При пуске холодного двигателя горючая смесь, приготавливаемая в карбюраторе, должна быть богатой, так как к моменту воспламенения часть паров бензина сконденсируется, осаждаясь на холодных стенках впускного трубопровода и цилиндров, и состав рабочей смеси окажется наилучшим для воспламенения от искры, появляющейся между электродами свечи зажигания.
На. холостом ходу для устойчивой работы двигателя горючая смесь должна быть обогащенной. Объясняется это тем, что в цилиндры поступает мало горючей смеси, а также наличием в них значительного количества остаточных отработавших газов. Поэтому рабочая смесь будет гореть медленно; для ускорения сгорания необходимо приготовлять обогащенную горючую смесь.
При эксплуатации автомобиля двигатель работает на разных режимах — в зависимости от дорожных условий. Например, если двигатель при частоте вращения коленчатого вала 3000 об/мин развивает в данных дорожных условиях 30 л. с., а максимальная мощность при такой частоте вращения 50 л. е., то нагрузка на двигатель будет составлять 60%. Нагрузка характеризуется величиной открытия дроссельных заслонок, чем больше открыты заслонки, тем больше нагрузка. При одном и том же положении дроссельных заслонок частота вращения коленчатого вала может уменьшаться (преодоление крутого подъема) или увеличиваться (движение под уклон).
При средней нагрузке, когда от двигателя не требуется полной мощности, горючая смесь должна быть обедненной, что обеспечивает экономичную работу двигателя. Некоторое снижение мощности при работе двигателя на этой смеси не имеет значения, поскольку нагрузка на двигатель не полная.
При полной нагрузке, когда двигатель должен развивать максимальный крутящий момент, горючая смесь должна быть обогащенной. Эта смесь обладает наибольшей скоростью сгорания (30— 35 м/с) и обеспечивает получение максимальной мощности. При этом из-за недостатка воздуха (по сравнению с теоретически необходимым) часть топлива, содержащегося в смеси, полностью не сгорает и, следовательно, не обеспечивается экономичная работа двигателя, т. е. расход топлива увеличивается.
Горючая смесь, поступающая в цилиндры, смешивается с отработавшими газами и образует рабочую смесь. При приготовлении горючей смеси необходимо соблюдать некоторую пропорцию между топливом и воздухом. Состав горючей смеси характеризуется определенным массовым (весовым) соотношением между топливом и воздухом.
Для полного сгорания 1 кг бензина теоретически необходимо 14,9 кг воздуха (обычно принимают 15 кг). Однако количество воздуха, действительно расходуемого на приготовление горючей смеси, может быть больше иди меньше теоретически необходимого. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха, обозначаемым буквой а и представляющим собой отношение действительного количества воздуха Lg, участвующего в процессе сгорания бензина, к теоретически необходимому количеству воздуха L0:
Если в сгорании 1 кг бензина действительно участвует 15 кг воздуха, т. е. столько, сколько теоретически необходимо, то а = = 1, и такая смесь называется нормальной.
Горючая смесь с коэффициентом а 1 называют бедной, так как в ней содержится воздуха больше теоретически необходимого количества.
Для более точного определения степени обогащения или обеднения горючей смеси различают такие смеси: богатая (а = 0,7 – 0,85), обогащенная (а — 0,85 ч- 0,95), обедненная (а = 1,05 е 1,1) и бедная (а = 1,1 ^ 1,2).
При слишком сильном обогащении или обеднении горючей смеси она теряет способность воспламеняться. В первом случае это происходит из-за недостатка кислорода воздуха, а во втором — из-за большого избытка воздуха и небольшого количества бензина (топлива). Существуют определенные пределы воспламеняемости горючей смеси: для богатой а = 0,5 и для бедной а = = 1,35.
При некотором обогащении смеси, т. е. при уменьшении содержания в ней воздуха по сравнению с нормальным, скорость сгорания смеси увеличивается. Наибольшая скорость сгорания смеси получается при а = = 0,85 – 0,88; при этом двигатель развивает наибольшую мощность.
При дальнейшем обогащении горючей смеси уменьшается скорость ее сгорания, снижается мощность двигателя и заметно увеличивается расход топлива, отнесенный к единице мощности (удельный расход).
При обеднении смеси, т. е. увеличении содержания в ней воздуха по сравнению с нормальным, несколько уменьшается мощность двигателя, но возрастает экономичность. Дальнейшее обеднение смеси вызывает значительное падение мощности двигателя, уменьшение часового и увеличение удельного расходов топлива. Наиболее экономичной смесью при работе двигателя на средних нагрузках является горючая смесь с коэффициентом избытка воздуха а = 1,1 – 1,15.
Двигатель не должен работать на переобогащенных или переобедненных горючих смесях, так как в обоих случаях наблюдается уменьшение мощности и увеличение удельного расхода топлива.
Рис. 1. Влияние состава горючей смеси на работу двигателя (положение дроссельной заслонки и число оборотов двигателя постоянны):
1 — изменение мощности N ; 2 — изменение удельного расхода топлива ge
Основными режимами при работе автомобильного двигателя являются: пуск двигателя; холостой ход и малые нагрузки; средние нагрузки; большие нагрузки; резкие переходы с малых нагрузок на большие.
Работа двигателя на холостом ходу и при малой нагрузке возможна при а = 0,7 – 0,8. Горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, загрязняется остаточными газами, поэтому обогащение смеси улучшает ее воспламеняемость и способствует устойчивой работе двигателя.
Автомобильный двигатель большую часть времени работает на режиме средних нагрузок, т. е. с неполностью открытой дроссельной заслонкой, поэтому для этого режима наиболее целесообразно использование обедненной смеси с коэффициентом избытка воздуха а = 1,10 – 1,15, обеспечивающей наилучшую экономичность работы двигателя (экономичная,смесь). При этом двигатель несколько снижает мощность. В случае необходимости повышения мощности двигателя в пределах средних нагрузок надо несколько увеличить открытие дроссельной заслонки.
Двигатель работаете большой нагрузкой при разгоне автомобиля, движении с максимальной скоростью и преодолении крутых подъемов или тяжелых участков дороги. В этом случае для обеспечения наибольшей мощности двигателя карбюратор должен приготовлять обогащенную смесь с коэффициентом избытка воздуха а = 0,8 н- 0,9, имеющую наивысшую скорость сгорания. Увеличение мощности двигателя происходит за счет некоторого снижения экономичности его работы. Значительного перерасхода топлива быть не может, так как двигатель с большой нагрузкой работает редко.
При резком открытии дроссельной заслонки возможно обеднение горючей смеси. Карбюратор должен иметь устройство, предотвращающее обеднение смеси.
Таким образом, в процессе работы двигателя карбюратор должен изменять состав горючей смеси в зависимости от режима работы двигателя.