Меню Закрыть

Температура горения бензина и газа в двигателе: Температура горения бензина и газа в двигателе



Природный газ для автомобилей (GNV) – Метан

Газ метан, используемый в автомобильных двигателях, — это смесь различных природных газов, содержащая около 85-90% метана, отчего и происходит ее обобщенное обозначение «метан». Природный газ метан в природе (при атмосферном давлении и температуре 20°C) встречается в газообразном виде, то есть его легко можно смешать с воздухом, что позволяет получить однородную смесь, легко сжимаемую в цилиндрах двигателя поршнями, и уменьшить давление на головки. Газовоздушная горючая смесь однородна, без примесей и тяжелых частиц, которые могли бы вступить в реакцию со смазочным маслом во время сгорания и привести к образованию остатков и отложений углерода на головке блока цилиндров. Эти остатки и отложения способствуют изнашиванию механических деталей. Кроме того, не происходит эффекта «смывания» смазываемых поверхностей и не ухудшаются свойства масла, время действия которого за счет этого увеличивается.

Метан не содержит таких элементов, как свинец и другие ароматические вещества, таким образом, во время сгорания не образуются вредные газы, которые, например, образуются при сгорании бензина. Результат сгорания метана в двигателе позволяет уменьшить дым и выхлоп токсичных газов, таких как СО, CO2 и NОx.

Что касается механических свойств, наличие высокого октанового числа (ок. 130) позволяет применять высокую степень сжатия (11-13), что позволяет повысить производительность на 5-10%. Тем не менее, смесь Воздух-Метан представляет на одну единицу объема более низкую теплотворную способность, примерно на 10% ниже, чем происходит в тех же условиях с бензином. Эта ситуация вызывает потерю около 10% мощности, развиваемой двигателем.

Газ метан в естественном состоянии не имеет цвета и запаха, и к нему из соображений безопасности добавляется газ с запахом (меркаптаны). Кроме того, его удельный вес меньше, чем вес воздуха, поэтому он быстрее распространяется в воздухе, характеризуется большей летучестью, а значит подвергается меньшему риску постоянной концентрации взрывоопасной смеси. Температура воспламенения относительно высока – 650 С° (у бензина – 250 C°), а нижний предел взрывчатости 5%. Все эти характеристики свидетельствуют о том, что метан – не только хорошее горючее, но и очень

безопасный продукт.

Метан – топливо будущего

Природный газ метан по своим экономическим, энергетическим, физико-химическим и экологическим показателям является очень перспективным видом моторного топлива и его применение дает положительный эффект во многих аспектах, главными из которых являются:

  1. Стоимость метана;
  2. Топливная экономичность метанового газового двигателя;
  3. Износостойкость метанового газового двигателя;
  4. Экологическая безопасность метанового газового двигателя.

Стоимость метана является следствием затрат на его производство. Природный газ извлекается из недр практически без всякой последующей переработки. Это в конечном итоге гарантирует его более низкую стоимость по сравнению с нефтепродуктами и сжиженным углеводородным газом.

Кроме того, в целях стимулирования производства этого вида топлива Правительством установлены предельные значения его продажной цены, которая не должна превышать 50% от средней цены бензина А-80.

Топливная экономичность метанового газового двигателя определяется октановым числом топлива и пределом воспламенения топливовоздушной смеси. Благодаря высокой стойкости молекулы метана природный газ имеет наиболее высокое значение октанового числа из всех углеводородных топлив от 105 до 120 единиц, то есть выше, чем у эталона этого показателя – изооктана. Это качество позволяет применять природный газ абсолютно для всех видов находящихся в эксплуатации двигателей с искровым зажиганием. Удельные расходы топлива двигателем тем меньше, чем беднее топливовоздушная смесь, на которой работает двигатель. В смесях бензина с воздухом предельное содержание топлива в 1 кг. воздуха, при котором воспламенение возможно, составляет 54 г. А в предельно бедной метановоздушной смеси это содержание составляет только 40г.

Поэтому на режимах, когда от двигателя не требуется развивать максимальную мощность (городское движение) автомобиль, работающий на природном газе значительно экономичнее, чем бензиновый.

Износостойкость метанового газового двигателя вплотную связана с взаимодействием топлива и моторного масла. Природный газ независимо от температуры двигателя всегда остается в газовой фазе, что полностью исключает существующее в бензиновых двигателях явление смывание масляной пленки с внутренней поверхности цилиндров двигателя при холодном запуске, когда топливо поступает в цилиндры, не испарившись. Поэтому долговечность двигателя, работающего на метане, оказывается в 1,4 – 1,6 раза выше, чем у бензинового.

Экологическая безопасность метанового газового двигателя в начале 21 века стала главным фактором, делающим преимущества природного газа в качестве моторного топлива неоспоримым. При применении метана продукты неполного сгорания практически не образуются, т.к. всегда есть избыток кислорода. Окислы азота образуются в меньшем количестве, так как при бедных смесях температура сгорания значительно ниже. Пристеночный слой камеры сгорания содержит меньше топлива при бедных газовоздушных смесях, чем при более богатых бензиновоздушных. Таким образом, при правильно отрегулированном метановом газовом двигателе выбросы в атмосферу угарного газа оказываются в 5-10 раз меньше, чем у бензинового, окислов азота 1,5 — 2,0 раза меньше и углеводородов в 2-3 раза меньше.

Кроме того, при использовании метана значительно снижается выделение так называемых парниковых газов. Содержание углерода в составе метана 75% по весу, а в составе бензина – 85%. Поэтому при полном сгорании природного газа образуется двуокиси углерода (СО2) на 13% меньше, чем бензина.

Нельзя не отметить и ещё одно немаловажное преимущество метана в качестве моторного топлива – его использование позволяет полностью исключить возможности хищения уже заправленного в автомобиль топлива.

По всем вопросам, связанным с установкой газового оборудования на транспортные средства обращаться по телефону: +7(4852)94-12-13

По стоимости газа и условиям заправки: +7(4852)59-34-78; Третьяков Виталий; [email protected] ru

Адреса ближайших к г. Ярославлю действующих АГНКС

  1. АГНКС-РЫБИНСК, Ярославская обл., пр. Революции, д.1;
  2. АГНКС-ЧЕРЕПОВЕЦ, Вологодская обл., Кирилловское ш., д.53;
  3. АГНКС-ИВАНОВО, ул. Станкостроителей;
  4. АГНКС-КОСТРОМА, ул. Индустриальная;
  5. АГНКС-СЕРГИЕВ-ПОСАД, Московская обл. Московское ш., д.42А;
  6. АГНКС-ОРЕХОВО-ЗУЕВО, Московская обл., ул. Северная, 94-й км. Горьковского ш.
  7. АГНКС-КОЛОМНА, Московская обл., п. Радужный, 102-й км. Новорязанского ш.
  8. АГНКС-МОСКВА-1, 79-й км. МКАД, г. Химки;
  9. АГНКС-МОСКВА-2, 72-й км. МКАД, Путилковское ш.;
  10. АГНКС-МОСКВА-3, 43-й км. МКАД, д. Дудкино;
  11. АГНКС-ВЛАДИМИР, въезд в город со стороны Н.Новгорода;
  12. АГНКС- Н.НОВГОРОД-1, Московское ш., д. 269А;
  13. АГНКС-Н.НОВГОРОД-2, ул. Ларина;
  14. АГНКС-ТВЕРЬ, Борихино поле, д.2;
  15. АГНКС-ТУЛА, Тульская обл.
    , Ленинский р-н, Одоевское ш., 9-й км., п. Петровский

Содержание

Свойства и характеристики горючих газов

Наименование газов и жидкостей Температура пламени
при сгорании в
кислороде,
°С
Плотность,
кг/м3
Низшая теплота
сгорания
Коэффициент
замены ацетилена
Соотношение между
кислородом и горючим
газом в смеси горелки
Пределы взрываемости
смеси, %
Область применения
МДж/м3 ккал/м3 с воздухом с кислородом
Газы
Ацетилен
3150-3620
1,173 52,6 12600 1 1,0-1,3 2,2-81,0 2,3-93,0 Все виды газопламенной обработки
Бутан 2118-2500 2,54 116 27800 0,6 4,0 1,5-8,5 2-45,0 Кислородная резка, сварка и пайка цветных металлов, сварка стали толщиной до 6 мм, металлизация, правка, гибка, огневая зачистка
Водород 2000-2235 0,09 10,6 2400 5,2 0,3-0,4 3,3-81,5 2,6-95,0 Сварка стали толщиной до 2 мм, латуни, свинца, алюминия, чугуна, пайка, кислородная резка
Городской газ 2000-2300 0,84-1,05 18,8-21 4400-6500 2,5 1,5-1,6 3,8-24,6 10,0-73,6 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная и кислородно-флюсовая резка
Коксовый газ 2100-2300 0,4-0,55 14,7-17,6 3520-4215 3,2 0,6-0,8 7,0-21,0 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная резка
Метан 2043-2200 0,67 33,4 8000 1,6 1,5 4,8-16,7 5,0-59,2 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная и кислородно-флюсовая резка
Нефтяной газ 2300 0,65-1,45 40,9-56,4 9800-13500 1,2 1,5-1,6 3,5-16,3 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная и кислородно-флюсовая резка
Пиролизный газ 2300 0,65-0,85 31,3-33,4 7500-8000 1,6 1,2-1,5 Сварка стали толщиной до 2 мм, сварка латуни, свинца, алюминия, пайка, кислородная резка
Природный газ 2100-2200 0,5-0,7 35,4-40 8500-9500 1,6-1,8 1,5-1,6 4,8-14,0 5,0-59,2 Сварка стали толщиной до 4,5 мм, легкоплавких металлов, пайка, кислородная и кислородно-флюсовая резка
Пропан 2110-2500 1,88 89 21200 0,6 3,5 2,0-9,5 2,0-48,0 Кислородная резка, сварка и пайка цветных металлов, сварка стали толщиной до 6 мм, металлизация, правка, гибка, огневая зачистка
Пропан-бутановая смесь 2400-2700 1,92 89 21200 0,6 3,0-3,5 Кислородная резка, сварка и пайка цветных металлов, сварка стали толщиной до 6 мм, металлизация, правка, гибка, огневая зачистка
Сланцевый газ 2000 0,7-0,9 12,6-14,3 3000-3400 4,0 0,7 Сварка легкоплавких металлов, пайка, кислородная резка
Пары
Бензин 2500-2600 0,7-0,76 42-44,5 10000-10600 1,4 1,1-1,4 0,7-6,0 2,1-28,4 Кислородная резка стали, сварка, пайка легкоплавких металлов, подводная резка
Керосин 2400-2450 0,8-0,84 42-42,8 10000-10200 1,0-1,3 1,7-2,4 1,4-5,5 2,0-28,0 Кислородная резка стали, сварка, пайка легкоплавких металлов, подводная резка

Почему нельзя снижать температуру перехода на газ?

Всем владельцам автомобилей с ГБО известно: чтобы «переключиться на газ» необходимо прогреть автомобиль на бензине. Некоторые клиенты просят мастеров-установщиков в процессе настройки ГБО снизить температуру редуктора для автоматического переключения с бензина на газ, чтобы сократить время работы двигателя на бензине. Но такая практика крайне нежелательна и может привести к неприятным последствиям. Какая же температура является допустимой и почему не рекомендуется ее снижать?

При использовании пропан-бутана

Пропан-бутан хранится и транспортируется в жидком состоянии, а подается в двигатель уже в газообразном состоянии. При переходе газа из жидкой в паровую фазу происходит поглощение тепла (около -40 °C). Постоянный переход газа из одного состояния в другое возможен только при достаточной степени прогрева редуктора. Прогрев редуктора является достаточным, когда температура газа на выходе из редуктора будет иметь положительное значение, т.е. температура редуктора должна быть более 40 °C.


Рекомендуемые параметры перехода на газовое топливо (пропан-бутан)

Проблемы, которые могут возникнуть, при недостаточном прогреве редуктора:

— При переходе на газ при температурах редуктора ниже +45 °C мы препятствуем нормальному испарению газа. Добиться равномерной подачи газа в двигатель через рампу форсунок становится сложнее. Как следствие, возможны пропуски воспламенения (троение двигателя).

— Недостаточная температура негативно влияет на мембраны и клапаны редуктора — они теряют свою эластичность. Если начать движение при непрогретом редукторе, увеличивается вероятность разрыва мембраны.

При использовании Метана

Метан хранится и транспортируется в газообразном состоянии под высоким давлением. Перевод газа из одного состояния в другое не требуется и нет такого поглощения тепла при работе системы как у пропан-бутановой смеси. Остается поглощение тепла только при понижении давления (постоянном потоке газа), но это поглощение не столь значительно. Соответственно, положительную температуру газа на выходе из редуктора обеспечить проще и переходить с бензина на газ можно раньше. Температура редуктора должна быть не ниже +30 °C.


Рекомендуемые параметры перехода на газовое топливо (метан)

Последние публикации

Программа субсидирования перевода транспортных средств на метан действует в округе с 2018 года.

Подробнее

Масла и химия для автомобилей, работающих на газомоторном топливе

Перевод автомобилей с бензина на газ стал популярен еще 30 лет назад и тогда никто не задавался мыслью о том, что нужны специальные масла и дополнительные присадки. Но и автомобили были другими. Сейчас двигатели значительно усложнились и стали более требовательными к качеству бензина и смазочных материалов. Давайте рассмотрим основные особенности работы двигателя на газу, не экологию и не экономику. Бензин – высококалорийное топливо, обеспечивающее максимальную мощность двигателя. У газа теплотворная способность ниже, поэтому мощность двигателя на газу будет меньше, чем на бензине. И температура в камерах сгорания у бензина и газа разная. На бензине меньше, на газе выше. Это приводит к локальному перегреву клапанов, седел, верхней части цилиндров и поршней. Моторное масло также нагревается до более высоких температур именно на газу. Но есть и приятные моменты. Газ содержит значительно меньше, чем бензин, соединений серы и совсем не содержит ароматических углеводородов. То есть кислот от сгорания топлива образуется меньше и не требуется масло с высоким запасом щелочности для нейтрализации кислотных продуктов горения.

Все эти особенности позволяют сформулировать требования к моторному маслу, оптимально подходящему под автомобили, двигатели которых большую часть времени работают на газу.  Масло должно обладать запасом термостойкости, для длительного противостояния повышенным температурам, а также сниженной щелочностью. Высокая щелочность при работе на газу просто не нужна, а высокая зольность щелочных масел, напротив, может привести к повышенному износу двигателя. То есть, для работы на газу нужны малозольные масла с высокой температурой вспышки и хорошей высокотемпературной стабильностью. Ничего не напоминает? Именно такие масла требуются для современных дизельных двигателей с сажевым фильтром.  Таким образом, для современного газового двигателя не нужно разрабатывать какой-то специальный смазочный материал, все уже сделано. Именно поэтому целая линейка малозольных масел, производства Liqui Moly GmbH – линейка Тор Тес, получила рекомендации к использованию в газовых двигателях.  Особенности масел Liqui Moly Top Tec в использовании современной НС-синтетической базовой основы с высокой термической стабильностью и температурой вспышки. Пакеты присадок, примененные в маслах Тор Тес являются малозольными с низкой щелочностью, так называемые Mid SAPS&LowSAPS. Содержание серы, фосфора и цинка в этих маслах ограничено в соответствии с классификацией АСЕА С. Разнообразие сортов масел в линейке Тор Тес позволяет точно подобрать масло под любой современный двигатель.


Правильные моторные масла для газового двигателя, это еще не все, необходимое для их нормальной эксплуатации. Расход бензина на газовых автомобилях ничтожно мал, на бензине осуществляется только запуск и прогрев двигателя. Все остальное время бензин застаивается в закрытых форсунках и топливной рампе при рабочей температуре двигателя и без всякой циркуляции. Это идеальные условия для ускоренного осмоления топлива. Чтобы избежать закупорки смолами и нагарами неработающих форсунок, необходимо при каждой заправке добавлять  очищающие присадки, например: Liqui Moly Injection Reiniger Effectiv. Присадка очищает от нагара, смол и отложений различного характера. Сокращает выбросы вредных веществ, и расход бензина. Для любых конфигураций системы впрыска.

Перечисленные моторные масла и присадки дают возможность без проблем эксплуатировать любой автомобиль, адаптированный под газовое топливо.


Что такое теплота сгорания топлива и от чего она зависит

Оглавление:

1. Что такое теплота сгорания топлива.
2. Теплота сгорания бензина.
3. Теплота сгорания керосина.
4. Теплота сгорания дизельного топлива. 

1. Что такое теплота сгорания топлива


Сегодня мы выясним, что такое «теплота сгорания топлива», определим ее показатели для разных видов горючего и что на них влияет.

По своей сути топливо – энергоноситель, который при определенных условиях выделяет некоторое количество тепловой энергии. Это зависит от содержания в нем окислителя. Химический состав топливной смеси и его состояния (газ, жидкость) определяет выделяемую энергию. Чем в большем количестве поступает энергия сгорания топлива, тем меньше расходуется горючего при неизменном показателе коэффициента полезного действия. При этом теплота сгорания классифицируется на высшую и низшую (в зависимости от количества израсходованной энергии и количества влаги).


Так, теплота сгорания топлива представляет собой основной показатель энергии, определяет количество полностью сгоревшего горючего и полученную при этом энергию. Для измерения применяют следующее обозначение: «Дж/м³»; «Дж/л».

Для сравнительных расчетов теплотворности различных видов топлива используют минимальное значение теплоты сгорания (29 308 кДж/кг).

Топливо

Удельная теплота сгорания

ккал

кВт

МДж

Мазут

9700

11,2

40,61

Дизельное топливо (солярка)

10 300

11,9

43,12

Метан

11 950

13,8

50,03

Газ сжиженный

10 800

12,5

45,20

Газ природный

8000

9,3

33,50

Бензин

10 500

12,2

44,00

Пропан

10 885

12,6

45,57

При этом стоит учитывать, что теплота сгорания зависит от множества критериев: влажности, сернистости, зольности.

2. Теплота сгорания бензина

Теплота сгорания бензина практически одинакова для различных марок. Она варьируется в пределах 43,5–44,5 кДж/кг. Данные показатели не зависят от октанового числа бензина и определяются составом топлива. При этом содержащийся в нем водород существенно снижает тепловую ценность бензина из-за возможности связывания с кислородом и образования влаги. 

3. Теплота сгорания керосина

Определить точные показатели теплоты сгорания керосина нельзя, так как процентное содержание додекана, тридекана, тетрадекана, пентадекана в каждой партии топлива отличается. Поэтому для различных групп удельная теплота сгорания керосина составляет 43000±1000 кДж/кг. Она обусловлена характеристиками нефти. При этом на теплоту сгорания влияют плотность и вязкость керосина, которые зависят от внешних температур. Отмечено, что при повышении температуры резко возрастает удельная теплоемкость.


4.

Теплота сгорания дизельного топлива

Основным показателем влияния на КПД моторов при использовании дизельного топлива служит теплота сгорания. Она определяет процент расхода топлива и показатели КПД. Так, при большом поступлении выделяемой энергии снижается потребление топлива и увеличивается КПД. Но теплота сгорания дизельного топлива напрямую зависит от наличия в составе воды и серы. Поэтому состав дизельного топлива регламентируется. В большинстве случаев теплота сгорания определяется в пределах от 39 200 до 43 300 кДж/кг в зависимости от характеристик используемой при производстве нефти.

температура воспламенения, активатор и фазы горения

Горит ли дизельное топливо? Горит, причем достаточно сильно. Его остаток, который не участвовал в предварительно смешанном сгорании, расходуется в фазе сгорания с регулируемой скоростью.

Сжигание в дизельных двигателях очень сложно. До 90-х годов прошлого столетия его детальные механизмы не были хорошо поняты. Температура горения дизельного топлива в камере сгорания также варьировалась от случая к случаю. На протяжении десятилетий сложность данного процесса, казалось, не поддалась попыткам исследователей раскрыть его многочисленные секреты, несмотря на наличие современных инструментов, таких как высокоскоростная фотография, используемая в «прозрачных» двигателях, вычислительная мощность современных компьютеров и множество математических моделей, предназначенных для имитации сгорания в дизеле. Применение лазерной визуализации листа к традиционному процессу сжигания дизельного топлива в 90-х годах прошлого века стало ключом к значительному углублению понимания этого процесса.

В этой статье будет рассмотрена наиболее устоявшаяся модель процесса для классического дизельного двигателя. Это обычное сгорание дизельного топлива, в первую очередь, контролируется смешиванием, которое может происходить из-за диффузии горючего и воздуха перед воспламенением.

Температура горения

При какой температуре горит дизельное топливо? Если раньше этот вопрос казался сложным, то сейчас на него можно дать вполне однозначный ответ. Температура горения дизельного топлива — около 500-600 градусов по Цельсию. Температура должна быть достаточно высокой, чтобы воспламенить смесь горючего и воздуха. В холодных странах, где преобладает низкая температура окружающей среды, у двигателей была свеча накаливания, которая согревает впускной канал, чтобы помочь запустить двигатель. Вот почему необходимо всегда подождать, пока значок обогревателя не погаснет на приборной панели, прежде чем запустить двигатель. Это также влияет на температуру горения дизтоплива. Рассмотрим, какие еще есть нюансы в его работе.

Особенности

Основной предпосылкой горения дизельного топлива в горелке, температура которой регулируется извне, является его уникальный способ высвобождения химической энергии, в нем запасенной. Чтобы выполнить этот процесс, кислород должен быть доступным для него, чтобы облегчить возгорание. Одним из наиболее важных аспектов этого процесса является смешивание горючего и воздуха, которое часто называют приготовлением смеси.

Катализатор горения дизельного топлива

В дизельных двигателях горючее часто впрыскивается в цилиндр двигателя в конце такта сжатия, всего за несколько градусов угла поворота коленчатого вала до верхней мертвой точки. Жидкое топливо обычно впрыскивается с высокой скоростью в виде одной или нескольких струй через небольшие отверстия или сопла в наконечнике инжектора, распыляется на мелкие капельки и проникает в камеру сгорания. Распыленное горючее поглощает тепло от окружающего нагретого сжатого воздуха, испаряется и смешивается с окружающим высокотемпературным воздухом высокого давления. Поскольку поршень продолжает двигаться ближе к верхней мертвой точке (ВМТ), температура смеси (в основном воздуха) достигает температуры воспламенения. Температура горения дизтоплива «Вебасто» ничем не отличается от аналогичной температуры других сортов дизеля, достигая около 500-600 градусов.

Быстрое воспламенение некоторого предварительно смешанного горючего и воздуха происходит после периода задержки зажигания. Такое быстрое воспламенение считается началом сгорания и характеризуется резким увеличением давления в цилиндре по мере расходования топливовоздушной смеси. Повышенное давление, возникающее в результате предварительно смешанного сгорания, сжимает и нагревает несгоревшую часть заряда и сокращает задержку перед его воспламенением. Это также увеличивает скорость испарения оставшегося горючего. Его распыление, испарение, смешивание с воздухом продолжаются до тех пор, пока все оно не сгорит. Температура горения керосина и дизтоплива в этом отношении может быть схожей.

Характеристика

Сперва разберемся с обозначениями: далее A — это воздух (кислород), F — топливо. Дизельное сгорание характеризуется низким общим отношением A / F. Наименьшее среднее значение A / F часто наблюдается в условиях пикового момента. Чтобы избежать чрезмерного образования дыма, A / F при пиковом моменте обычно поддерживается выше 25:1, что значительно выше стехиометрического (химически правильного) отношения эквивалентности около 14,4:1. Это также касается всех активаторов горения дизтоплива.

В дизельных двигателях с турбонаддувом отношение A / F на холостом ходу может превышать 160:1. Следовательно, избыточный воздух, присутствующий в цилиндре после сгорания топлива, продолжает смешиваться с горящими и уже отработанными газами. При открытии выпускного клапана избыток воздуха вместе с продуктами сгорания истощается, что объясняет окислительный характер выхлопа дизеля.

Когда горит дизтопливо? Этот процесс происходит после того, как испаренное горючее смешивается с воздухом, образует локально богатую смесь. Также на этом этапе достигается надлежащая температура горения дизельного топлива. Однако общее отношение A / F невелико. Другими словами можно сказать, что большая часть воздуха, впускаемого в цилиндр дизельного двигателя, сжимается и нагревается, но никогда не участвует в процессе сгорания. Кислород в избытке воздуха помогает окислять газообразные углеводороды и окись углерода, снижая их до крайне малых концентраций в выхлопных газах. Этот процесс гораздо более важен, чем температура горения дизельного топлива.

Факторы

В процессе сгорания дизеля основную роль играют следующие факторы:

  • Индуцированный заряд воздуха, его температура и его кинетическая энергия в нескольких измерениях.
  • Распыляемость впрыскиваемого топлива, проникновение брызг, температура и химические характеристики.

Хотя эти два фактора являются наиболее важными, существуют другие параметры, которые могут существенно повлиять на работу двигателя. Они играют вторичную, но важную роль в процессе сгорания. Например:

  • Конструкция впускного канала. Она оказывает сильное влияние на движение наддувочного воздуха (особенно в тот момент, когда он входит в цилиндр) и на скорость перемешивания в камере сгорания. От этого может меняться температура горения дизельного топлива в котле.
  • Конструкция впускного отверстия также может влиять на температуру наддувочного воздуха. Это может быть достигнуто путем передачи тепла от водяной рубашки через площадь поверхности впускного отверстия.
  • Размер впускного клапана. Контролирует общую массу воздуха, впускаемого в цилиндр за конечное время.
  • Степень сжатия. Она влияет на испарение, скорость перемешивания и качество сгорания, независимо от температуры горения дизельного топлива в котле.
  • Давление впрыска. Оно контролирует продолжительность впрыска для заданного параметра отверстия сопла.
  • Геометрия распыления, которая непосредственно влияет на качество и температуру горения дизельного топлива и бензина за счет использования воздуха. Например, больший угол конуса разбрызгивания может поместить горючее сверху поршня и снаружи бака сгорания в дизельных двигателях DI с открытой камерой. Это условие может привести к чрезмерному «курению», так как горючее лишается доступа к воздуху. Широкие углы конуса могут также привести к разбрызгиванию топлива на стенках цилиндра, а не внутри камеры сгорания, где это требуется. Распыленное на стенку цилиндра, оно в конечном итоге будет перемещено вниз в масляный поддон, что сократит срок службы смазочного масла. Поскольку угол разбрызгивания является одной из переменных, влияющих на скорость перемешивания воздуха в топливной струе вблизи выходного отверстия инжектора, он может оказать существенное влияние на общий процесс сгорания.
  • Конфигурация клапана, которая контролирует положение инжектора. Двухклапанные системы создают наклонное положение инжектора, что подразумевает неравномерное распыление. Это приводит к нарушению смешивания топлива и воздуха. С другой стороны, конструкции с четырьмя клапанами допускают вертикальную установку инжектора, симметричное расположение распыления топлива и равный доступ к доступному воздуху для каждого из распылителей.
  • Положение верхнего поршневого кольца. Оно контролирует мертвое пространство между верхней площадкой поршня и гильзой цилиндра. Это мертвое пространство задерживает воздух, который сжимается и расширяется, даже не участвуя в процессе сгорания. Поэтому важно понимать, что система работы дизельного двигателя не ограничивается камерой сгорания, распылителями форсунок и их непосредственным окружением. Сгорание включает в себя любую часть или компонент, которые могут повлиять на конечный результат процесса. Потому ни у кого не должно быть сомнений по поводу того, горит ли дизельное топливо.

Другие нюансы

Известно, что сгорание дизеля является очень обедненным с отношением A / F:

  • 25:1 при пиковом крутящем моменте.
  • 30:1 при номинальной скорости и максимальной мощности.
  • Более 150: 1 на холостом ходу для двигателей с турбонаддувом.

Однако этот дополнительный воздух не входит в процесс сгорания. Он довольно сильно нагревается и истощается, в результате чего выхлоп дизеля становится бедным. Даже учитывая то, что среднее воздушно-топливное отношение является бедным, если в процессе проектирования не будут приняты надлежащие меры, области камеры сгорания могут быть богаты горючим и приводить к чрезмерным выбросам дыма.

Камера сгорания

Ключевая цель при ее проектировании заключается в том, чтобы обеспечить достаточное смешивание топлива и воздуха для смягчения воздействия областей, богатых горючим, и позволить двигателю достичь своих показателей производительности и выбросов. Обнаружено, что турбулентность в движении воздуха внутри камеры сгорания полезна для процесса перемешивания и может быть использована для достижения этой цели. Вихрь, создаваемый впускным отверстием, может усиливаться, а поршень может создавать сдавливание, когда он приближается к головке цилиндра, чтобы обеспечить больше турбулентности во время акта сжатия благодаря правильной конструкции чаши в головке поршня.

Конструкция камеры сгорания оказывает наиболее значительное влияние на выбросы твердых частиц. Она также может влиять на несгоревшие углеводороды и СО. Хотя выбросы NOx зависят от конструкции чаши [De Risi 1999], свойства объемного газа играют очень важную роль в уровнях их выхлопных газов. Однако из-за компромисса с NOx / PM конструкции камер сгорания должны были развиваться по мере уменьшения пределов выбросов NOx. В основном это требуется, чтобы избежать увеличения выбросов PM, которые в противном случае могли бы возникнуть.

Оптимизация

Важным параметром для оптимизации системы сгорания дизельного топлива в двигателе является доля доступного воздуха, участвующего в этом процессе. Коэффициент К (отношение объема поршневой чаши к зазору) является приблизительной мерой доли воздуха, доступного для сгорания. Уменьшение рабочего объема двигателя приводит к уменьшению относительного коэффициента К и к тенденции ухудшения характеристик сгорания. Для данного смещения и при постоянной степени сжатия коэффициент K можно улучшить, выбрав более длинный ход. На подбор соотношения диаметра цилиндра к двигателю может повлиять фактор K и ряд других факторов, таких как упаковка двигателя, отверстия и клапаны и так далее.

Возможные трудности

Особенно существенная проблема при настройке максимального отношения цилиндра к рабочему ходу заключается в очень сложной упаковке головки блока цилиндров. Это необходимо для размещения конструкции с четырьмя клапанами и системы впрыска топлива Common-Rail с инжектором, расположенным в центре. Головки цилиндров имеют сложную конструкцию из-за множества каналов, включая водяное охлаждение, удерживающие болты головки цилиндров, впускные и выпускные отверстия, инжекторы, свечи накаливания, клапаны, их стержни, углубления и седла, а также другие каналы, используемые для рециркуляции выхлопных газов в некоторых конструкциях.

Камеры сгорания в современных дизельных двигателях с прямым впрыском могут называться открытыми или повторными.

Открытые камеры

Если верхнее отверстие чаши в поршне имеет меньший диаметр, чем максимальный этот же параметр чаши, то ее называют возвратной. Такие чаши имеют «губу». Если ее нет, то это открытая камера сгорания. В дизельных двигателях данные конструкции с чашей типа «мексиканская шляпа» известны с 20-х годов прошлого века. Они использовались до 1990 года в двигателях большой грузоподъемности до того момента, когда возвратная чаша стала более важной, чем была раньше. Эта форма камеры сгорания предназначена для относительно продвинутых значений времени впрыска, где чаша содержит большую часть горящих газов. Она не очень подходит для стратегий замедленного впрыска.

Дизельный двигатель

Он назван в честь изобретателя Рудольфа Дизеля. Является двигателем внутреннего сгорания, в котором воспламенение впрыскиваемого топлива вызывается повышенной температурой воздуха в цилиндре из-за механического сжатия. Дизель работает, сжимая только воздух. Это повышает температуру воздуха внутри цилиндра до такой степени, что распыленное топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания, самовозгорается.

Это отличается от двигателей с искровым зажиганием, таких как бензиновый или газовый (использующий газообразное горючее, а не бензин). В них используют свечу зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси. В дизельных двигателях свечи накаливания (подогреватели камеры сгорания) могут применяться для облегчения запуска в холодную погоду, а также при низкой степени сжатия. Оригинальный дизель работает по циклу постоянного давления постепенного сгорания и не производит звукового удара.

Общая характеристика

Дизель имеет самый высокий тепловой КПД среди всех практических двигателей внутреннего и внешнего сгорания благодаря очень высокой степени расширения и присущему обедненному горению, что позволяет рассеивать тепло избыточным воздухом. Небольшая потеря эффективности также предотвращается без непосредственного впрыска, поскольку несгоревшее горючее не присутствует при перекрытии клапана, а топливо не поступает непосредственно из впускного (впрыскивающего) устройства в выхлопную трубу. Низкоскоростные дизельные двигатели, которые используются, например, на судах, могут иметь тепловой КПД, превышающий 50 процентов.

Дизели могут быть сконструированы как двухтактные, так и четырехтактные. Первоначально они использовались в качестве более эффективной замены для стационарных паровых двигателей. С 1910 года они применялись на подводных лодках и кораблях. Использование в локомотивах, грузовиках, тяжелом оборудовании и электростанциях последовало позже. В тридцатых годах прошлого века они нашли место в конструкции нескольких автомобилей.

Преимущества и недостатки

С 70-х годов прошлого столетия использование дизельных двигателей в более крупных дорожных и внедорожных транспортных средствах в США возросло. Согласно данным Британского общества производителей и производителей автомобилей, средний показатель по ЕС для дизельных авто составляет 50 % от общего объема продаж (среди них 70 % — во Франции и 38 % — в Великобритании).

В холодную погоду запуск высокоскоростных дизельных двигателей может быть затруднен, поскольку масса блока и головки цилиндров поглощает тепло сжатия, предотвращая воспламенение из-за более высокого отношения поверхности к объему. Предварительно такие агрегаты используют небольшие электрические нагреватели внутри камер, называемых свечами накаливания.

Виды

Многие двигатели используют резистивные нагреватели во впускном коллекторе для нагрева входящего воздуха и для запуска или до тех пор, пока не будет достигнута рабочая температура. Электрические резистивные нагреватели блока двигателя, подключенные к электросети, используются в холодных климатических условиях. В таких случаях его требуется включать на длительное время (более часа), чтобы уменьшить время запуска и износ.

Блочные нагреватели также применяются для аварийных источников питания с дизельными генераторами, которые должны быстро снимать нагрузку при сбое в работе. В прошлом использовалось более широкое разнообразие методов холодного запуска. Некоторые двигатели, например Detroit Diesel, использовали систему для введения небольших количеств эфира во впускной коллектор, чтобы начать сгорание. Другие использовали смешанную систему с резистивным нагревателем, сжигающим метанол. Импровизированный метод, особенно на неработающих двигателях, состоит в том, чтобы вручную распылять аэрозольный баллончик с эфирной жидкостью в поток всасываемого воздуха (обычно через узел фильтра всасываемого воздуха).

Отличия от других двигателей

Условия в дизеле отличаются от двигателя с искровым зажиганием из-за разного термодинамического цикла. Кроме того, мощность и частота его вращения напрямую контролируются подачей горючего, а не воздуха, как в двигателе с циклическим циклом. Температура горения дизельного топлива и бензина также может различаться.

Средний дизельный двигатель имеет более низкое отношение мощности к весу, чем бензиновый. Это связано с тем, что дизель должен работать на более низких оборотах из-за конструкционной необходимости в более тяжелых и прочных деталях, чтобы противостоять рабочему давлению. Оно всегда вызывается высокой степенью сжатия двигателя, которая увеличивает усилия на детали из-за сил инерции. Некоторые дизели предназначены для коммерческого использования. Это многократно подтверждено на практике.

Дизельные двигатели обычно имеют большую длину хода. В основном это нужно для облегчения достижения необходимых степеней сжатия. В результате поршень становится тяжелее. То же можно сказать и о шатунах. Через них и коленчатый вал необходимо передавать больше усилия для изменения импульса поршня. Это еще одна причина, по которой дизельный двигатель должен быть сильнее при той же выходной мощности, что и бензиновый.

Причиняет ли газ вред вашему автомобилю? Влияние газа на двигатель авто. Когда причины неисправностей не в ГБО Установка оборудования на автомобиль

Так сложилось, что когда автовладелец обращается с проблемой в обычный автосервис на машине с ГБО, все ее «болячки» связывают именно с этим допоборудованием. На самом деле в большинстве случаев все не так. Те, кто ставит такой диагноз, зачастую не располагают полным комплектом оборудования для диагностики двигателя и электроники автомобиля. Вследствие такой традиции все опытные «газовые» СТО имеют комплект диагностического оборудования, а их специалисты могут детально диагностировать штатные системы жизнеобеспечения двигателя автомобиля. Поэтому, заезжая на СТО по ремонту ГБО, мимолетом взгляните, что есть у них на вооружении. Если вы заметили один компьютер (ноутбук) и больше ничего, бегите подальше от таких мастеров, поскольку комплект оборудования для профмастерской по ГБО должен включать не менее 10 позиций.

Мнение

Саад Ткаченко

Технический директор компании Мотор-Газ

Я как эксперт в области установки ГБО считаю, что каждый автомеханик, который планирует его устанавливать, должен как минимум пройти курсы по устройству автомобиля и диагностике его двигателя, а также электроники. Все дело в том, что установленное ГБО 4­-го поколения и дальше не является полностью автономным в автомобиле. Оно лишь выполняет команды, которые генерирует штатный блок управления двигателем, поэтому для понимания того, как работает система и где возможны сбои, мастер должен знать, как работает мотор и его составляющие, откуда берутся сигналы для ЭБУ, как они формируются, какая топливо­воздушная смесь должна подаваться в цилиндры и т. д. Поэтому если человек начинает заниматься установкой ГБО без соответствующей подготовки, это просто игра «на удачу». К сожалению, автовладельцы, которые попадают к таким мастерам, взамен получают проблемы с двигателем и неисправности. Это случается либо сразу, либо через какое-­то время.

Диагностические приборы нескольких типов, включая OBD, VAG позволяют подключиться к штатному блоку управления двигателя.

Диагностика ГБО должна проводиться точно так же, как и в случае с машиной, только со штатной системой питания. Сегодня многие ограничиваются только сканированием автомобиля, называя это диагностикой. В таком случае к машине на газе подключается сканер, который показывает, какие ошибки выдает электронный блок управления. Потом смотрят расшифровки ошибок или ищут их в Интернете и ставят диагноз. Но все это неправильно. Такая проверка составляет около 5% от общего объема полноценной диагностики двигателя, так как сканер читает лишь те ошибки, которые прописаны в компьютере. У современных машин их перечень более широкий, благодаря чему можно сделать диагностику более точно. Если это автомобиль старше шести лет, то в ЭБУ такого мотора прописано значительно меньше ошибок, поэтому поставить точный диагноз очень сложно.

Стенд проверки свечей зажигания – обязательное оборудование СТО по обслуживанию ГБО. Газо­воздушная смесь обладает специфическими свойствами. Чтобы двигатель служил долго и надежно, свечи зажигания должны быть в идеальном состоянии.

Любая диагностика работы авто с ГБО должна начинаться с проверки штатных свечей и катушек зажигания, а также высоковольтных проводов. Советую всем владельцам машин с ГБО при обращении на СТО выяснять, сколько и какие виды диагностического оборудования есть на данной станции. Если такового нет или имеется всего несколько приборов, то сложно будет установить причину существующей в вашем авто проблемы. Дело в том, что бензо­-воздушная смесь в разогретом двигателе поджигается очень легко. В то же время газо­воздушная смесь из-­за повышенного электрического сопротивления в таких условиях может вообще не загораться или загораться с перебоями вследствие проблем со свечами, ВВ­ проводами и катушками зажигания.

Осцилограф дает возможность анализировать наличие и характер сигналов в цепях подачи топлива (бензина и газа), проверяют сигналы различных датчиков и работу электронных модулей управления .

Если вам мастер говорит, что катушка, свечи или провода могут только или работать или не работать, не верьте этим словам. Дело в том, что катушка зажигания может быть как будто и рабочей, но в тоже время не выдавать напряжения 20-­25 тыс. вольт, необходимые для хорошего искрообразования. В итоге могут пострадать и лямбда-­зонд, и катушка зажигания, и катализатор (из­-за нагара), и другие узлы. Признаки того, что в работе двигателя что-­то не в порядке: дергания, мотор глохнет не только при переключении на газ, но и при остановках на светофоре, при потери мощности и т.д. В таких случаях нужно обязательно делать диагностику мотора.

Манометр необходим для измерения давления в штатной топливной (бензиновой) рейке. Падение давления в бензиновой системе питания может спровоцировать больший расход газа.

По своему опыту скажу, что приблизительно в 80% случаев проблем при работе двигателя на газу виновником является штатные системы питания/зажигания. Вот почему мастер­ установщик и настройщик ГБО должны иметь высокую квалификацию мастера­ диагноста и перечисленный список оборудования.

ПЕРЕЧЕНЬ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ПОЛНОЦЕННОЙ ДИАГНОСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ И ЕГО СИСТЕМ В УСЛОВИЯХ СТО ПО УСТАНОВКЕ И ОБСЛУЖИВАНИЮ ГБО.

Стенд проверки производительности газовых форсунок позволяет оценить равномерность подачи газа в разные цилиндры. Если порции газа сильно отличаются, возможны проблемы с двигателем: прогорание поршней и клапанов, подгорание седел клапанов и т.д. из­-за обедненных смесей также может сбиваться работа и на бензине.

Стенд ультразвуковой чистки инжекторов необходим на случай загрязнения форсунок, что обнаруживают путем их проверки на специальном стенде.

Дымогенератор помогает определять места утечки воздуха во впускном коллекторе и системе рециркуляции паров бензина.

Ноутбуки с программным обеспечением от разных производителей электроники для ГБО, начиная с четвертого поколения.

Пневмотестр , или тестр проверки герметичности цилиндров. Она может быть нарушена из­за износа деталей цилиндро­поршневой группы (поршневых колец, поршней, цилиндров), подгорания седел клапанов, прогорания клапанов и поршней, прокладки ГБЦ.

Манометр для проверки давления во впускном коллекторе, или вакуумметр, служит для оценки общего состояния двигателя, наличия подсосов воздуха или нарушения тепловых зазоров клапанов и т.д.

Компрессометр требуется для контроля уровня компрессии в цилиндрах, что позволяет оценить износ деталей цилиндро­-поршневой группы и герметичность клапанов.

Газоанализатор отработавших газов позволяет точно настроить газобаллонное оборудование в двигателях старых моделей с карбюраторной системой питания, а также установить ГБО третьего поколения на инжекторные автомобили.

Мультиметр необходим для поиска обрывов в электрических цепях.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

При постоянно дорожающем бензине и дизтопливе стало популярно оборудовать автомобиль газовым оборудованием. Но не всегда владелец автомобиля понимает насколько такое переоборудование будет полезным и экономически целесообразным.
Считается что автомобиль на газу вдвое дешевле в эксплуатации, производит меньше вредных выбросов, не загрязняется масло и увеличивается ресурс работы двигателя. Но есть и противоположное мнение, что из-за того что, газ имеет высокое октановое число, детали, не рассчитанные на такую большую температуру, долго не выдерживают и быстрее выходят из строя. Да и в морозную погоду машина на газу попросту не заведется.

МИФ 1: Автомобиль может выйти из строя.
Частично- это правда. Но дело здесь не в самом газовом оборудовании, а в особенностях его монтажа. Для установки нужно будет сверлить дополнительные отверстия в днище автомобиля для крепежа, добавлять к конструкции дополнительные элементы, протягивать проводку. Что после таких вмешательств в конструкцию кузова вашего автомобиля может произойти, неизвестно. Иногда, после подобного вмешательства кузов быстрее съедает коррозия.
Очень многое зависит от квалификации специалистов, которые делают монтаж газового оборудования. Рекомендуется выбирать СТО, на которых устанавливают ГБО не раз в сто лет, а имеют хороший опыт в этом. После монтажа все новые отверстия в кузове и новые детали рекомендуется обработать солидолом во избежание коррозии.
С качественным монтажем испортить ваш автомобиль ГБО никак не сможет.

МИФ 2: ГБО уменьшает ресурс работы двигателя чуть ли не в два раза. Это часто является главной причиной, почему автомобилисты отказываются от перехода на газ. Многие водители думают, что сжиженный газ сушит двигатель, учитывая его большое октановое число, перегревает корпус, в результате чего разрушаются детали. С одной стороны, в этом есть смысл. Но, с другой, такое утверждение актуально для устаревших советских автомобилей, на которые, как правило, устанавливали ГБО первых конструкций. Для современного газобаллонного оборудования и двигателей это уже не актуально.
Специалисты считают бредом, что газ уменьшает ресурс двигателя. Напротив, высокая температура выжигает гарь, убирает детонацию, двигатель работает более легко и спокойнее. — Но есть и свои но.. к примеру, двигатель машины всегда должен содержаться в хорошем техническом состоянии. У автомобиля с ГБО неисправности системы зажигания появятся раньше. Автомобилю нужно регулярное техническое обслуживание и замена основных расходных деталей: воздушного фильтра, свечей зажигания и другого. Небрежное обслуживание и неоправданная экономия на расходных материалах в конце концов выведут из строя топливную систему.

МИФ 3: Снижает скорость и мощность двигателя.

Для любителей быстрой езды это важная причина. Действительно, Первое поколение ГБО с распределенным впрыском существенно ограничивало мощность двигателя. Современные установки этим не страдают. Максимальное снижение мощности двигателя при переходе на газ — всего 5%. Но это в случае, если заправляться идеально чистым топливом.
Если только некоторые автомобили прихотливы к бензину, то вот к некачественный газу восприимчивы абсолютно все. На плохом газе, автомобиль может просто заглохнуть посреди дороги. Поэтому в баке всегда должен быть и бензин, на всякий случай. Автоматика сама перейдет на бензин в случае, если система решит, что двигатель на таком газу работать не сможет.

МИФ 4: Автомобиль становится взрывоопасным.

Этот миф появился оправданно, ведь газ действительно взрывоопасен и это происходит довольно часто. Но это актуально, большей частью для бытового газа. Газовый баллон для автомобилей оснащается надежной запорной арматурой с предохранительными клапанами и способен выдерживать даже сильнейший удар.
Если повреждаются или обрываются магистральные трубы, по которым газ подается к двигателю, утечка газа автоматически прекращается. Газовый баллон имеет толщину стенок около 4 мм и устанавливается в багажник. А, для сравнения, бензиновый топливный бак, который расположен, в осовном, под пассажирским сидением, легко можно проткнуть даже гвоздем.
Хотя, конечно, нужно быть внимательным и вы по запаху учуяли, что произошла утечка газа, нужно сразу же остановиться, перекрыть вентиль и продолжить движение уже на бензине. Курить, конечно же, при запахе газа тоже не рекомендуется.

МИФ 5: Расход топлива увеличивается

Это правда. Даже самое современное ГБО увеличивает расход топлива на 15-30%. И тут возникает вопрос: а что делать, если ваш автомобиль уже по городу потребляет около 25 литров бензина? При переходе на газовое оборудование расход увеличатся до 35-40. Такие цифры могут, конечно, напугать, но даже при таком увеличении расхода движение на газу будет выгодней, ведь он всегда стоит в два раза дешевле, чем бензин. Другое дело, что запаса газа будет хватать ненадолго. И тут встает необходимостью устанавки баллона повышенной емкости, который может занять весь багажник.

Немного информации о газобалонном оборудовании.

ГБО 1-го поколения

Первые системы газового оборудования были схожи по принципу работы с карбюраторами ранней модификации. Топливо подавалось в двигатель с помощбю механического дозатора. В этих системах не использовалась электроника. В результате машина становилась прихотливой к качеству газа, воспринимала только газ высочайшего качества, двигатель быстро выходил из строя. А самое главное — газовые установки первого поколения не были безопасными и часто взрывались и, нередко, с жертвами. Эти первые системы и породили впечатление, что езда на газе опасна.

ГБО 2-го поколения

Второе поколение напоминало собой центральную систему впрыска топлива. Процесс дозированной подачи газа в двигатель осуществлялся с помощью форсунок, которые управлялись электроникой. Также применялись датчики подачи кислорода. Благодаря этому, системе удавалось дозировать топливо более точно. Системы ГБО второго поколения стали безопаснее как для пассажиров, так и для двигателя. При нарушении пропорции газо-воздушной смеси, электроника моментально отключает подачу газа.

ГБО 3-го поколения

Системы третьего поколения в нашей стране, пожалуй, наиболее распространены. В отличие от предыдущих поколений число форсунок в них соответствует числу цилиндров в двигателе, поэтому топливная смесь создается лучшего качества. В результате улучшилась приемистость, а машины стали экономичнее. И, главное, ГБО третьего поколения стало еще более безопасным в эксплуатации.

ГБО 4-го поколения

Последняя версия газовых установок уже полностью управляется электроникой. Для каждого из цилиндров установлены электромагнитные форсунки, которые подают топливо в двигатель с высочайшей точностью. Такие системы впервые позволили сказать изобретателям, что автомобили на газу могут быть такими же мощными и резвыми, как и на бензине.

Кстати сказать, уже есть страны, где стимулируют владельцев автомобилей к переходу на газ, понижая для них налоги при прохождении техосмотра, выдают кредиты на установку ГБО и т.д.

Чтобы у Вас не сложилось ощущение, что установка и эксплуатация ГБО – дело совсем простое, давайте рассмотрим неприятные моменты, о которых избегают говорить установщики.

Вы наверняка могли слышать отзывы о том, как негативно газ может влиять на двигатель. И безусловно эти отзывы вносят некоторые сомнения при принятии решения по установки ГБО на свой автомобиль.

Рассмотрим подробно самые распространенные из них:

1) Повышенная относительно бензина температура горения газа. Как показывают эксперементы это не так. Температура выхлопных газов при горении газа и бензина различается на 10-50 градусов, при чем на газе меньше . Проблема кроется в другом. При неправильной пропорции топлива и воздуха, их смесь горит дольше.

И догорает уже при открытых выпускных клапанах. Это и есть причина повышенной тепловой нагрузки на клапана. Поэтому очень важно чтобы топливовоздушная смесь во всем диапозоне работы двигателя была правильная. Это можно обеспечить при условии выполнения трех условий:

  1. a) Правильно подобранное оборудование . Редуктор, который может удовлетворить потребность мотора в топливе, при максимальной нагрузке. Форсунки, которые точно дозируют смесь и имеют низкий коэффициент температурной зависимости, электронный блок управления, который позволяет точно настроить состав смеси во всем диапазоне работы мотора.
  2. b) Качественный монтаж ГБО . Очень важно чтобы установка дополнительной топливной системы была качественно произведена грамотными и хорошо обученными специалистами.
  3. c) Грамотная настройка ГБО . Качественно настроить ГБО , особенно на современных автомобилях, возможно только при наличии современного комплекса диагностического оборудования, значительного багажа знаний не только по системам ГБО но по устройству двигателей, системам управления двигателями.

2) Повышенный расход газа сводит на нет всю экономию . При исправном двигателе и выполнении всех выше перечисленных условий расход газа относительно бензина будет выше на 15 процентов (если считать по объему, т.к. если считать по массе, то расход на газе меньше чем на бензине).

3) Неизбежно также уменьшение полезного объёма багажника автомобиля, вызванного установкой баллона. К счастью, современная промышленность предлагает такое разнообразие решений, что все неудобства можно легко свести к минимуму.

При условии правильно подобранного оборудования, качественного монтажа и грамотной настройки ГБО никаких проблем с эксплуатацией ГБО у Вас не возникнет.

Прокомментировать:

Читайте также:

Наверное каждый человек, рассматривающий так или иначе вопрос о переводе своего автомобиля на газовое топливо, слышал от друзей, знакомых или просто читал в интернете множество мифов о вреде голубого топлива для двигателя, клапанов, лямбда-зонда, катализатора и т.д. Действительно, среди людей ходят слухи о том, что газ “сушит” двигатель, клапана на газу “прогорают”, датчики кислорода и

Не так давно сжиженный углеводородный газ (пропан-бутан, LPG) был побочным продуктом при добыче нефти. На отдаленных нефтепромыслах его даже утилизировали. Сегодня же в странах Евросоюза газовая смесь получила большое распространение в качестве моторного топлива. Популярность данного газа не случайна и обусловлена мощной поддержкой властей европейских стран, известных стремлением к энергонезависимости и экономичности. При поиске альтернативы

Газобаллонное оборудование 5 поколения как класс появилось уже довольно давно. Подробнее об истории его появления вы можете прочитать в статье «ГБО 5 поколения (жидкий впрыск) — история возникновения». Однако в России оно появилось относительно недавно, но даже за это время вокруг него скопилось множество слухов и мифов. В этой статье мы рассмотрим основные из них

Каждый автомобилист хочет проехать больше, а заплатить меньше. Такую уникальную возможность нам дарит ГБО 4 поколения. Кроме экономии оно еще имеет ряд положительных преимуществ. Система газобаллонного оборудования 4 поколения очень похожа на бензиновую. Обеспечивается распределенный впрыск по отдельности в каждый цилиндр двигателя. Водитель практически не замечает перехода с одного вида топлива на другое. Это означает,

С каждым годом число автолюбителей, отдавших предпочтение газовому топливу, неизменно возрастает. Однако до сих пор вопрос о возможном сопровождается множеством стереотипов. Прежде всего, это обусловлено как незнанием характеристик работы двигателя на газе, так и основных преимуществ использования газового топлива.

Многие люди, привыкшие к бензину и дизельному топливу, склонны считать газ причиной возможных неисправностей в автомобиле. Но прежде чем выносить какие-то суждения, давайте рассмотрим вопросы, связанные с использованием газа, и постараемся в них разобраться.

Итак, с чем связаны основные опасения автомобилистов?

1. Установка оборудования на автомобиль

Нередко автолюбители, обдумывающие возможность перехода на газовое топливо, беспокоятся о проблемах связанных с , такие как вмешательство в системы жизнеобеспечения автомобиля. Но об этом не стоит переживать, поскольку конструктивной переделки двигателя этот процесс не требует. Его можно сравнить с установкой дополнительной аппаратуры, например, сигнализации.

Другими словами, установщики не вмешиваются в двигатель. Оборудование не внедряется, а лишь дополняет уже существующий механизм. После установки ГБО машина может ездить как на газе, так и бензине. Если у вас закончилось газовое топливо, вы спокойно можете доехать до заправки на бензине. Главное — следить, чтобы оба бака не пустели одновременно.

2. Влияние на ресурс двигателя

Приносит ли вред двигателю работа на газе? Нет, не приносит. В большинстве случаев те, кто считает, что газовое топливо наносит вред двигателю, не могут даже объяснить, с чем связана такая точка зрения. Вредит, и все. Но давайте обратимся к мнению специалистов в области двигателей внутреннего сгорания. Оказывается газовое топливо не только не портит двигатель, а даже наоборот — оказывает на него положительное влияние. В результате продолжительных наблюдений выявлено, что использование газа повышает ресурс двигателя, значительно продляя . Это объясняется следующими причинами:

  • Более мягкие характеристики горения. Газ представляет собой менее агрессивную среду, чем бензин. Поэтому двигатель работает мягче, эластичнее, он менее подвержен ударным нагрузкам при увеличении мощности. Газ лучше смешивается с воздухом, равномерно распределяясь по цилиндру.
  • Все это непосредственно влияет на увеличение срока службы цилиндропоршневой группы.
  • Моторное масло дольше сохраняет свои характеристики. Попадая в цилиндры двигателя в парообразном состоянии, газ не разжижает масло и не смешивается с ним в отличие бензина. Соответственно оно дольше остается чистым и служит в течение более длительного периода.
  • Высокое октановое число. Показатель октанового числа, которое у газовой смеси составляет 103-110, практически исключает детонацию двигателя, т.е. вероятность воспламенения топлива при чрезмерном сжатии. Для сравнения, октановое число бензина колеблется от 84 до 100.
  • Газ не содержит тяжелых примесей. В его составе нет ни серы, ни свинца, ни парафина, которые в большом количестве присутствуют в бензине. А это значит, что продляется срок службы катализатора и элементов камеры сгорания. Кроме того, подтверждается, что двигатель, работающий на газовом топливе, не имеет нагара и отложений.

3. Состояние клапанов и впускного коллектора

Довольно часто встречается мнение, что использование газа приводит к прогоранию клапанов, а также является причиной обратных хлопков. Откуда берутся эти слухи? Преимущественно от незнания и недостаточной информированности о процессе горения воздушно-топливной смеси. Самое удивительное, что такие вещи порой можно услышать от людей, чья работа тесно связана с автомобилями, будь-то ремонт или диагностика. Давайте разбираться.

В идеале соотношение топлива и воздуха в топливной смеси должно находиться на определенном уровне, а именно 1 к 14,7. При отклонении от этого показателя могут возникать проблемы. Богатая смесь, перенасыщенная топливом, ведет к его перерасходу и отложению нагара в цилиндрах. А вот бедная смесь как раз влияет на состояние клапанов. Топлива меньше, соответственно температура горения увеличивается, и двигатель перегревается. Это и является причиной прогорания клапанов. Также следствием бедной топливной смеси часто бывают обратные хлопки, т.е. самопроизвольное возгорание топлива во впускном коллекторе машины.

Но обратите внимание: при этом неважно, какое топливо используется — газ или бензин. Поэтому от прогорания клапанов и обратных хлопков не застрахованы и машины работающие на бензине. Газ сам по себе не влияет на возникновение этих проблем, а влияет на них бедная воздушно-топливная смесь. Ее же причины могут быть самыми разными: от неточной настройки оборудования до неисправностей в системе зажигания и топливной системе. Бесспорно одно: правильная и точная настройка оборудования является важным аспектом в стабильности, надежности и долговечности работы автомобиля на газе.

И в заключение хочется еще раз успокоить всех тех, кто задумывается о переводе своего автомобиля на газовое топливо. Установка ГБО никоим образом не изменяет конструктив вашего автомобиля, а становится его дополнением. Помимо бензинового бака вы получаете второй — газовый. Кроме того, переход на газ не только не испортит двигатель машины, но и увеличит его ресурс, улучшит многие характеристики. Поэтому смело можно утверждать, что газ — это и безопасно, и .

От противников установки ГБО можно часто услышать, что газобаллонное оборудование отрицательно влияет на ресурс двигателя: прогорают клапана, падает компрессия и т.д. Поверьте, такое влияние возможно в лучшем случае при установке ГБО на карбюраторный двигатель 2-го поколения. Современные системы 4-го поколения оснащены профессиональной защитой от работы двигателя на обедненной смеси (из-за чего и могли прогорать клапана при увеличении температуры).

Как влияет ГБО на отдельные части двигателя автомобиля

Рассмотрим несколько мифов о влиянии ГБО на двигатель и выскажем свое мнение по этому поводу.

1. Температура горения газа выше, чем у бензина, что приводит к выгоранию клапанов.

Как показывают опыты, температура выхлопных газов пропана в коллекторе пусть и выше, но это не имеет существенного значения. Датчики температуры двигателя и выхлопного коллектора считываются электронным блоком управления, который корректирует работу ГБО двигателя . В случае перегрева ЭБУ автоматически добавляет в смесь больше бензина, корректирую оптимальную пропорцию топлива и воздуха для горения.

Аналогичным образом работает и защита двигателя от работы на бедной смеси (например, если вы только что заправились газом низкого качества или забились фильтры редуктора). Если все-таки аппаратура уверенно говорит об ошибке («Check»), то можно пройти диагностику авто на стенде — возможно, есть проблемы с отдельно взятым узлом.

2. Октановое число горения газа более высокое — 95-110, что влечет проблемы с катализатором, седлами клапанов.

Здесь мы снова возвращаемся к понятию «бедная и богатая» смесь. Богатая смесь выводит из строя катализаторы и клапана, бедная смесь утянет за собой еще и свечи, что приведет к характерным хлопкам системы отвода отработанных газов. ГБО 4 поколения на инжектор имеет несколько степеней защиты, которые следят за составом смеси.

3. Ускоренный износ поршневых колец.

К износу приводит нагар, который образовывается от топлива низкого качества. Если речь идет о ГБО на дизельный двигатель , то здесь эта проблема и вовсе не уместна, поскольку замещается только 50% топлива.

И несколько слов об отзывах ГБО от тех, кто уже не первый год ездит с ГБО:

  • в составе газа нет серы и свинца, которые уничтожают катализатор;
  • газ меньше загрязняет моторное масло;
  • газ образует в результате сгорания меньше нагара, что отчасти сказывается на моторе с благоприятной стороны.
Забудьте о проблемах с двигателем — ставьте оригинальные комплекты на профильных СТО!

ГБО в профильном СТО KOSTA GAS

Хотите, чтобы ваш двигатель отработал столько, сколько это предусмотрено производителем? Покупайте профессиональные системы PRIDE и Prins, которые на порядок надежнее сборных комплектов. Производители ГБО этих систем уже давно позаботились о системах защиты двигателя от возможных нежелательных ситуаций. Приобретая эти комплекты, вы не только получаете гарантию стабильной работы двигателя, но и гарантию того, что мотор не потеряет ни одной лошадиной силы своей мощности.

Преимущества покупки систем PRIDE в KOSTA GAS:

  • это ВИП ГБО по ценам от итальянского производителя AEB, которое мы предлагаем на 10-15% дешевле за счет тесного партнерства с производителем;
  • это гарантия 3 года от СТО и производителя с мировым именем AEB, гарантийное (регламентное) и постгарантийное обслуживание, техническая и консультационная поддержка;
  • приятный сервис: кредит на ГБО, помощь в оформлении документов и многое другое.
KOSTA GAS — автосервис Харькова и Киева, который действительно необходим вашему автомобилю!

Насколько сильно нагревается камера сгорания в автомобиле? [Ответ может вас удивить!]

Раскрытие информации: мы можем получать комиссионные за покупки, сделанные по ссылкам в этом посте.

Являетесь ли вы самодельным механиком выходного дня, любителем коробок передач или просто владельцем транспортного средства, которому интересно, как работает ваш автомобиль, вы можете узнать больше о том, как двигатель сжигает топливо для создания мощности. Многие распространенные вопросы касаются причин перегрева двигателя. Вам может быть интересно, насколько горячим становится двигатель вашего автомобиля, особенно его самое горячее место — камера сгорания.Ну, не удивляйтесь больше: мы провели исследование, и у нас есть ответ для вас!

Температура дымовых газов внутри камеры сгорания обычно составляет около 2800°F. В дизельном двигателе эта температура остается достаточно стабильной. В бензиновом двигателе температура может подняться до 4500°F и выше при определенных обстоятельствах. Однако система охлаждения двигателя автомобиля поддерживает температуру стенок камеры сгорания от 265°F до 475°F.  

В оставшейся части этой статьи мы опишем, как камера сгорания сильно нагревается и что удерживает металл в двигателе от расплавления.Мы также объясним, почему температура камеры сгорания отличается в дизельных и бензиновых двигателях. И мы дадим вам несколько советов, чтобы двигатель вашего автомобиля оставался холодным даже в суровых условиях вождения. Продолжайте читать, чтобы узнать больше!

Насколько сильно нагревается камера сгорания в автомобиле?

Камера сгорания — это пространство внутри каждого цилиндра двигателя автомобиля, где топливо смешивается с воздухом, воспламеняется и сгорает. Этот процесс преобразует химическую энергию топлива в механическую энергию, которая толкает поршень в цилиндре.Движение поршня, в свою очередь, запускает сложную серию механических взаимодействий, которые в конечном итоге приводят автомобиль в движение.

Однако процесс горения неэффективен: 70% энергии горящей смеси топлива и воздуха выделяется в виде тепла. Это резко повышает температуру в камере сгорания, и большая часть этого тепла передается стенкам камеры сгорания и всему блоку двигателя.

Типичная температура дымовых газов внутри автомобильной камеры сгорания составляет около 2800°F.Конечно, металлическим частям двигателя нельзя позволять нагреваться до такой температуры: сталь плавится при 2500°F, а алюминиевые сплавы плавятся при температуре около 1200°F. Когда одна или несколько металлических частей двигателя достигают критической температуры и начинает деформироваться, следует катастрофический отказ двигателя.

Таким образом, современные автомобильные двигатели имеют сложные системы охлаждения, предназначенные для поддержания температуры металлических поверхностей внутри и вокруг камеры сгорания при гораздо более низких температурах. В следующих примерах показаны типичные температуры различных деталей двигателя, связанных с системой внутреннего сгорания, при нормальной работе:

  • Впускной клапан: 475°F 
  • Выпускной клапан: 1200°F
  • Свеча зажигания: 1100°F
  • Поверхность поршня: 575°F
  • Стенка цилиндра: 375°F

Аналогичным образом исследование, проведенное Обществом автомобильных инженеров (SAE), показало, что температура стенок камеры сгорания (верхняя часть стенки цилиндра), в частности, колеблется от 265°F при ограниченном дросселе до 475°F при дроссельная заслонка широко открыта.

Насколько горячо горение?

Начальная температура сгорания в двигателе транспортного средства определяется двумя факторами: теплом пламени и дополнительным теплом, возникающим при сжатии газов в камере сгорания. Бензиновые и дизельные двигатели в этом отношении отличаются друг от друга, поэтому мы рассмотрим их отдельно.

Бензиновый двигатель

В бензиновом двигателе после распыления топлива топливной форсункой в ​​камеру сгорания свеча зажигания воспламеняет топливо.Температура образующегося пламени составляет около 2600°F. Большинство бензиновых двигателей имеют степень сжатия 9:1 в камере сгорания; это давление добавляет около 200°F, повышая типичную температуру сгорания до 2800°F. 

В зависимости от формы камеры сгорания, нагрузки на двигатель и числа оборотов, при которых движется автомобиль, температура продуктов сгорания в бензиновом двигателе может достигать 4500°F. В экстремальных ситуациях она может достигать целых 6000° F.

Дизельный двигатель

Напротив, в дизельных двигателях начальная степень сжатия составляет 20:1, воздух нагревается до 1200°F или выше, прежде чем топливо впрыскивается в камеру сгорания.Когда топливо воспламеняется, в результате сгорания добавляется еще 2600°F, а общая начальная температура сгорания составляет 3800°F.

Сразу после запуска двигателя поршень опускается ниже в цилиндре. Это эффективно увеличивает объем камеры сгорания и снижает степень сжатия, так что температура в камере падает. Она стабилизируется на уровне около 2800 ° F. В отличие от бензинового двигателя, дизельный двигатель поддерживает эту температуру сгорания: всякий раз, когда термостат обнаруживает повышение температуры, он сигнализирует поршню опуститься ниже в цилиндре.

Нажмите здесь, чтобы увидеть этот дизельный термостат для Ford Powerstroke 7.3 на Amazon.

Как охлаждать камеру сгорания?

Учитывая все тепло, выделяемое в камере сгорания, крайне важно, чтобы каждый двигатель имел хорошо спроектированную систему охлаждения. Если металлические части двигателя сильно нагреются, они могут расплавиться, что приведет к катастрофическому отказу двигателя. Производители автомобилей разработали два основных способа охлаждения камеры сгорания и блока цилиндров.

Жидкостное охлаждение

Почти все автомобили, выпускаемые в настоящее время, используют систему жидкостного охлаждения для отвода тепла от блока цилиндров.Насос подает охлаждающую жидкость (смесь воды и этанола) через ряд шлангов и портов. Когда охлаждающая жидкость проходит через блок цилиндров, она отводит тепло от металлических поверхностей. Затем охлаждающая жидкость проходит через радиатор, где передает тепло тонким металлическим ребрам, которые затем излучают это тепло в окружающий воздух.

Как владельцу транспортного средства крайне важно, чтобы охлаждающая жидкость вашего автомобиля поддерживалась на оптимальном уровне, как описано в руководстве по эксплуатации. Большинство механиков также рекомендуют промывать систему и менять охлаждающую жидкость каждые два года или каждые 30 000 миль пробега.

Нажмите здесь, чтобы увидеть эту безводную охлаждающую жидкость Evans на Amazon.

Керамическое покрытие на головке блока цилиндров

Некоторые производители также наносят керамическое покрытие на внутреннюю часть головки блока цилиндров. Поскольку керамика плохо передает тепло, это помогает защитить металлические стенки цилиндра от поглощения и передачи тепла остальной части блока цилиндров.

вещей, которые вы можете сделать, чтобы охладить блок двигателя

Если у вас относительно новый автомобиль, вам мало что нужно делать для защиты двигателя от теплоты сгорания, кроме как следить за тем, чтобы охлаждающая жидкость оставалась свежей и дозаправленной.Но если у вас старый автомобиль — особенно винтажный масл-кар, на котором вы любите жестко ездить, — вот несколько советов, как поддерживать охлаждение двигателя.

Установите лучший радиатор

Замените старый медно-латунный радиатор на качественный высокоэффективный радиатор из алюминиевого сплава. Он на 30 фунтов легче и намного быстрее рассеивает тепло, сохраняя двигатель холодным без ущерба для производительности.

Предостережение: убедитесь, что вы покупаете радиатор, специально разработанный для марки, модели и года выпуска вашего автомобиля, чтобы все отверстия для винтов и отверстия для клапанов/шлангов были в правильных местах.

Нажмите здесь, чтобы увидеть этот сменный радиатор Mustang 1970-1973 годов на Amazon.

Установите более мощный насос охлаждающей жидкости

Замените старый тяжелый насос охлаждающей жидкости на новый, более легкий и эффективный. Чем эффективнее ваш насос пропускает охлаждающую жидкость через двигатель и к радиатору, тем лучше он будет охлаждать блок двигателя.

Edelbrock производит широкий ассортимент насосов охлаждающей жидкости для старинных автомобилей и грузовиков, качество которых превосходно. Опять же, не забудьте точно указать марку, модель и год выпуска вашего автомобиля.

Нажмите здесь, чтобы увидеть этот водяной насос Edelbrock на Amazon.

Создайте больший воздушный поток с помощью модернизированного вентилятора

Замена старого вентилятора радиатора вашего автомобиля на обновленный может увеличить поток воздуха через радиатор. А больший поток воздуха означает лучшее и более быстрое охлаждение. Механические вентиляторы, как правило, лучше, но и высококачественный электрический вентилятор может отлично с этим справиться. Размер и форма выбранного вами вентилятора могут зависеть от того, какие другие модификации вы внесли в свой двигатель и какое место доступно для вентилятора.

Нажмите здесь, чтобы увидеть этот вентилятор Flex-A-Lite на Amazon.

Является ли камера сгорания частью головки цилиндров?

Камера сгорания является частью головки блока цилиндров. В частности, это пространство внутри цилиндра, ограниченное головкой поршня (внизу), внутренней частью цилиндра (вверху) и стенками цилиндра (по бокам). Объем камеры сгорания изменяется в зависимости от положения поршня.

Вот как это работает.Большинство автомобильных двигателей содержат 4, 6 или 8 цилиндров. Внутри каждого цилиндра находится поршень, который скользит вверх и вниз в четырехтактном цикле:

  1. Впуск: головка поршня находится в самой нижней точке цилиндра. Объем камеры сгорания максимален. Топливо распыляется в камеру через впускной клапан в верхней части головки цилиндров.
  2. Сжатие: головка поршня поднимается, сжимая воздушно-топливную смесь. Объем камеры сгорания уменьшается. Сжатие повышает температуру воздушно-топливной смеси.
  3. Сгорание: головка поршня находится в самой высокой точке цилиндра. Объем камеры сгорания минимальный. Топливно-воздушная смесь воспламеняется и сгорает с выделением тепла и механической энергии.
  4. Выхлоп: поршень опускается в нижнюю точку цилиндра. Объем камеры сгорания увеличивается до максимума. Механическая энергия сгорания приводит в движение поршень; тепло выделяется через выпускной клапан в верхней части цилиндра.

Насколько горячий цилиндр двигателя?

При нормальной работе стенки цилиндра двигателя могут нагреваться до 375°F.Конечно, без высокоэффективной системы охлаждения цилиндр нагревался бы намного сильнее и в конечном итоге расплавился бы. Особенно важно поддерживать температуру стенок цилиндра на уровне 375 ° F или ниже, поскольку более высокие температуры затвердевают нагаром на стенках, что приводит к накоплению нагара и отрицательно влияет на производительность.

В заключение

Температура внутри двигателя вашего автомобиля, особенно в камере сгорания, горячая, горячая, горячая! Теперь, когда вы знаете , как горячих вещей могут попасть под капот, вы лучше поймете, насколько важно, чтобы система охлаждения двигателя вашего автомобиля работала с максимальной эффективностью.Зная, что все это тепло отводится от двигателя через радиатор, вы можете продолжать ехать по шоссе, будучи уверенными, что ваша поездка останется неизменной!

Вам также может понравиться:

Как масло попадает в камеру сгорания автомобиля?

10 признаков пропусков зажигания в двигателе, которые должен знать каждый водитель

Температура вспышки керосина и бензина

Температура вспышки керосина и бензина

Конрад Укропина


11 декабря 2014 г.

Представлено в качестве курсовой работы для Ph340, Стэнфордский университет, осень 2014 г.

Введение

Рис.1: Коммерческий самолет заправляется керосин. (Источник: Викимедиа Коммонс)

При изучении различий между используемыми видами топлива чтобы привести автомобиль в движение по сравнению с самолетом, важно проанализировать фундаментальные разница в их температуре воспламенения. Вопрос «Можно ли заливать реактивное топливо в мою машину, чтобы она ехала невероятно быстро?» кажется несколько забавным на уровне поверхности, но сразу же сбивается простыми аспектами того, как соответствующие двигатели созданы для работы.Реактивные двигатели работают принципиально отличаются от поршневых двигателей, и поэтому их требования к топливу кардинально отличается.

Температура вспышки

Температура вспышки летучего материала является самой низкой температура, необходимая для испарения достаточного количества жидкости для образования горючего концентрация газа. Бензин имеет температуру вспышки -45°F и температура самовоспламенения 536°F. [1] Бензин авиационное топливо аналог Керосин имеет температуру вспышки 100 ° F и самовоспламенение. температура 428°F.[1] Конечно, есть отклонения, основанные на фактический состав топлива.

Приложения

При относительно низкой температуре вспышки бензина служит для питания поршневых двигателей автомобилей. Керосин, на с другой стороны, похож на дизельное топливо, но труднее воспламеняется, требующий более сильного, более горячего двигателя. Керосин используется в самолетах, так как он обладает высокой энергоемкостью, легко транспортируется, остается жидким в течение широкий диапазон температур и легко доступен по всему миру.[1] Кроме того, при высокой температуре вспышки гораздо труднее случайно воспламениться, что делает его более безопасным в общественных местах (например, аэропорт).

Заключение

Обладая гораздо более низкой температурой вспышки, бензин легко интегрированы в автомобили в начале 20-го века, управляя относительно поршневые двигатели умеренной температуры. Керосин считается более безопасным с более высокой вспышкой пункт, обширная глобальная доступность и мощная химическая энергия легко скользили в качестве топлива для самолетов по всему миру.

© Конрад Укропина. Автор дает разрешение копировать, распространять и демонстрировать это произведение в неизмененном виде, с ссылка на автора только в некоммерческих целях. Все остальные права, включая коммерческие права, сохраняются за автором.

Ссылки

[1] Кодекс легковоспламеняющихся и горючих жидкостей, 2012 г. Эд. (Национальная ассоциация противопожарной защиты, 2012 г.).

Температура сгорания – обзор

15.8 Адиабатическая температура пламени

Максимально возможная температура горения возникает, когда горение происходит внутри адиабатической (т.е. изолированной) системы. Эта температура называется адиабатической температурой горения или адиабатической температурой пламени . На практике, однако, температура горения никогда не может достичь этой температуры, потому что ни одна система не может быть сделана по-настоящему адиабатической.

2.

Реакция горения всегда несколько неполная.

3.

Продукты сгорания ионизируются при высоких температурах и тем самым снижают температуру реакции.

Тем не менее, адиабатическая температура пламени дает полезную верхнюю границу температуры горения и может использоваться для оценки теплового воздействия горения на физические свойства материалов и состояние выхлопных газов.

На самом деле существует два типа адиабатической температуры пламени, в зависимости от того, происходит ли процесс горения при постоянном объеме или при постоянном давлении.Адиабатическая температура пламени с постоянным объемом — это температура, возникающая в результате полного процесса сгорания, происходящего внутри закрытого жесткого сосуда без работы, теплопередачи или изменений кинетической или потенциальной энергии. Температура адиабатического пламени при постоянном давлении — это температура, которая возникает в результате полного процесса сгорания, который происходит при постоянном давлении (как открытое пламя) без передачи тепла или изменения кинетической или потенциальной энергии. Температура адиабатического пламени при постоянном давлении ниже, чем температура адиабатического пламени при постоянном объеме, потому что часть энергии сгорания используется для изменения объема реагентов и, таким образом, создает работу.

Для открытой адиабатической системы с постоянным давлением q¯r=0 и уравнение (15.9) сводится к h¯R=h¯P, тогда

∑R(ni/nfuel)[h¯f°+h¯(T)−h¯(T°)]i=∑P(ni/ nfuel)[h¯f°+h¯(TA)−h¯(T°)]i

, где T A – адиабатическая температура пламени, T – температура реагентов. Если все реагенты находятся в стандартном эталонном состоянии и все продукты можно рассматривать как идеальные газы с постоянной удельной теплоемкостью в диапазоне температур от 90 129 T 90 130 ° до 90 129 T 90 226 A 90 227 90 130 , то предыдущее уравнение сводится к

∑ R(ni/nfuel)(h¯f°)i=∑P(ni/nfuel)[h¯f°+c¯p(TA−T°)]i

Теперь предположим, что все реагенты кроме топлива элементы; тогда все их значения h¯f° равны нулю.Теперь это уравнение может быть решено для T A как

Открытая система, постоянное давление, адиабатический режим, температура пламени, когда реагенты находятся на SRS:

(15.17)TA|opensystem=T°+(h¯f °)fuel−∑P(ni/nfuel)(h¯f°)i∑P(ni/nfuel)(c¯pi)avg

Уравнение (15.17) представляет собой единственный метод прямого расчета адиабатической температуры пламени. Для этого требуется идеальное газовое поведение, которое обычно разумно, и требуются постоянные удельные теплоемкости в диапазоне Т ° = 25.от 0°C до T A , что нецелесообразно, если только не используются средние значения (как отмечено в уравнении). Средние молярные удельные теплоемкости типичных продуктов сгорания в диапазоне от 25 до 3000°С приведены в таблице 15.5. Этот диапазон охватывает большинство адиабатических температур пламени.

Таблица 15.5. Молярная удельная теплоемкость, усредненная в интервале температур от 25 до 3000°C (от 77 до 5400°F)

9 кДж(

9

9 кДж(кДж) кгмоль·К)

(G)
Вещество (c¯p)ср (c¯v)ср
БТЕ/(фунтмоль·Р) кДж/(кгмоль·К) БТЕ/(фунтмоль·Р)
CO 2 5 (г)18 13.90 13.90 49.87 11.91
H 2 O (G) o (G) 42.50 10.15 34.19 8.17
O 2 (G) 32.99 7.88 24.68 24.68 5.89 5.89
N 2 (г) 31.18 7.45 22.87 52.87 5.46

В случае непрерывной объема адиабатической замкнутой системы (таблица 15.6), уравнение (15.7) говорит нам, что u¯P=u¯R, и если реагенты находятся при ВКР, а продукты снова можно рассматривать как идеальные газы с постоянной (или средней) удельной теплоемкостью, то легко показать, что адиабатическое пламя температура в этой системе

Таблица 15.6. Постоянные объемные адиабатические температуры пламени обычных углеводородных топлив, когда реагенты вступают в процесс горения при 25°C (77°F) и давлении 1 атм, а продукты выходят из процесса при давлении 1 атм. Сжигание стехиометрический без лишнего AIR

9 9 7 Гордород (H 2 )

2

топливо окислитель 9029 T AD (° C) T AD (° F)
Acetylene (C 2 H 2 H 2 ) Air 2500 4 9022
O 2 3 3980151
Бутан (C 4 H 10 ) Air 1970 3578 3578
O 2 3 5612 5612
Air 2910 4010
o 2 3200 5792
Methane (CH 4 ) Air 1950 3542
O 2 2810 5090
Пропан (C 3 H 8 ) Air 1980 3596
O 2 2526 4579
MAPP Gas (C 3 H 4 ) 4 ) Air 2010 3650
O 2 530150 5301
530150 Wood Air 1980150 3596

Закрытая система постоянная объемная адиабатическая температура пламени при реагирующих веществах на СКС:

(15.18)TA|замкнутая система=T°+(u¯f°)топливо−∑R(ni/nтопливо)h¯f°−ℜT°[∑R(ni/nтопливо)−∑P(ni/nтопливо)]∑P (ni/nfuel)(c¯vi)avg

, где мы снова предполагаем, что реагенты содержат только топливо и элементы его сгорания. Кроме того, мы используем определение энтальпии, чтобы найти

u¯f°=h¯f°−(pv¯)°=h¯f°−ℜT°

для продуктов идеального газа и нетопливных реагентов, где T ° — абсолютная температура стандартного эталонного состояния (298 К или 537 Р). Далее, для большинства жидкостей и твердых тел в стандартном эталонном состоянии мы можем использовать аппроксимацию (u¯f°)топливо≈(h¯f°)топливо.

Пример 15.10

Для жидкого октана C8h28(л) определите следующие адиабатические температуры пламени, когда реагенты находятся в стандартном эталонном состоянии (25°C и 0,100 МПа) и продукты сгорания считаются идеальными газами:

а.

Открытая система (постоянное давление) адиабатическая температура пламени при горении 100.% теоретического воздуха.

б.

Открытая система (постоянное давление) адиабатического пламени с температурой горения 200.% теоретического воздуха.

в.

Замкнутая система (постоянного объема) адиабатического пламени с температурой горения 100.% теоретического воздуха.

Раствор
а.

Уравнение горения для октанового числа при сжигании 100% теоретического воздуха: считаются идеальными газами, мы можем использовать уравнение (15.17) и средние значения удельной теплоемкости приведены в таблице 15.5. Из таблицы 15.1 находим, f°)h3O(g)=-241,827 МДж/кгмоль

и

(h¯f°)N2=0 потому что это элемент

Температура адиабатического пламени при постоянном давлении открытой системы определяется уравнением (15.17), где

∑P(ni/nтопливо)(h¯f°)i=8(h¯f°)CO2+9(h¯f°)h3O+47(h¯f°)N2=8( −393,522)+9(−241,827)+47(0)=−5325 МДж/кгмоль C8h28

и

∑P(ni/nfuel)(c¯pi)avg=8[(c¯p)CO2]avg+ 9[(c¯p)h3O]ср+47[(c¯p)N2]ср=8(0,05818)+9(0.04250)+47(0,03118)=2,313 МДж/[(кгмоль C8h28)·K]

Тогда уравнение (15.17) дает

ТА|открытая система=25,0°C+-249,952 МДж/кгмоль топлива−(−5325 МДж/кгмоль топлива)2,313 МДж/(кгмоль топлива·K)=2170°C=3940°F

b.

Уравнение реакции при использовании 200% теоретического воздуха: )

Числитель в уравнении. (15.17) здесь то же самое, что и в части а, поскольку мы только добавили больше элементов в реакционную часть уравнения.Знаменатель представляет собой энергию, необходимую для повышения температуры всех образующихся газов, и, следовательно, отличается от части а. В этом случае

∑P(ni/nтопливо)(c¯pi)ср=8[(c¯p)CO2]ср+9[(c¯p)h3O]ср+12,5[(c¯p)O2] avg+94[(c¯p)N2]avg=8(0,05818)+9(0,04250)+12,5(0,03299)+94(0,03118)=4,19 МДж/[(кгмоль C8h28)·K]

Тогда уравнение (15.17) дает

TA|opensystem200% TA=-249,952-(-5325)4,19+25,0=1240°C=2260°F

высокоскоростных процессов горения снижает температуру адиабатического горения почти в 2 раза.
в.

Для закрытой системы постоянного объема адиабатическая температура пламени определяется уравнением (15.18). Поскольку топливо в этом примере жидкое, мы можем предположить, что (u¯f°)топливо≈(h¯f°)топливо, и уравнение (15.18) принимает вид

TA|замкнутая система≈T°+(h¯f°)fuel−∑R(ni/nfuel)h¯f°−ℜT°[∑R(ni/nfuel)−∑P(ni/nfuel )]∑P(ni/nfuel)(c¯vi)avg

Числитель равен

(h¯f°)fuel−∑R(ni/nfuel)h¯f°−ℜT°[∑R(ni/nfuel) −∑P(ni/nfuel)]=−249,953−(−5324,62)−0,0083143(25,0+273)[1+12,4×4,76−(8+9+47)]=5083.34 МДж/(кгмоль C8h28)

и знаменатель равен

47[(c¯v)N2]avg=8(0,04987)+9(0,03419)+47(0,02287)=1,782 МДж/[(кгмоль C8h28)·K]

Тогда постоянная объемная адиабатическая температура пламени приблизительно равна

TA|замкнутая система≈25,0+5083,34 МДж/(кгмоль C8h28)1,782 МДж/[(кгмоль C8h28)·K]=2880°C=5220°F

Обратите внимание, что постоянная объемная адиабатическая температура пламени в примере 15.10 выше, чем адиабатическая температура пламени при постоянном давлении за счет энергии, затрачиваемой на работу, выполняемую в процессе постоянного давления, то есть p(V̶2−V̶1).
Упражнения
28.

Определите температуру адиабатического пламени при постоянном давлении открытой системы для жидкого октана в примере 15.10, когда горение происходит с 400% теоретического воздуха. Ответ : Т А = 664°С.

29.

Определите температуру адиабатического пламени при постоянном давлении открытой системы для жидкого октана в примере 15.10, когда горение происходит с 800% теоретического воздуха. Ответ : Т А = 353°С.

30.

Определите температуру адиабатического пламени постоянного объема замкнутой системы для жидкого октана в примере 15.10, когда горение происходит при 200% теоретического воздуха. Ответ : Т А = 1610°С.

Альтернативным и несколько более точным подходом к определению адиабатической температуры пламени является использование таблиц газов в Термодинамических таблицах, сопровождающих Modern Engineering Thermodynamics (таблица C.16в) для определения термодинамических свойств СО 2 , Н 2 О, О 2 , N 2 и т.д. Однако, поскольку T A и другие термодинамические свойства в этом состоянии неизвестны, T A необходимо определить методом проб и ошибок следующим образом:

1.

уравнение (15.9) с использованием уравнения. (15.14) или (15.15), если необходимо.

2.

Затем принимается пробное значение для T A .

3.

h¯P вычисляется из значений (h¯f°)P и значений h¯(T)−h¯(T°) в таблице C.16c.

4.

Если значение h¯P, рассчитанное на шаге 3, равно значению h¯R, рассчитанному на шаге 1, то на шаге 2 принимается правильное значение T A . В противном случае a new T Выбирается значение , и процесс повторяется до тех пор, пока h¯P≈h¯R.

Эта схема ручной итерации довольно утомительна, а неточности вносятся линейными интерполяциями в таблице C.16в, необходимых для получения решения. Эти неточности можно устранить, запрограммировав точные формулы молярной энтальпии продуктов в микрокомпьютер. Затем компьютер можно запрограммировать на расчет теплоты сгорания и итерацию для определения адиабатической температуры пламени за небольшую часть времени, необходимого для выполнения этих расчетов вручную. В таблицах C.14 приведены точные корреляции изменения c¯p в зависимости от температуры для различных веществ. Используя эту информацию, мы можем определить точные значения для

h¯(T)−h¯(T°)=∫T°Tc¯p dT

Например, реакция сгорания жидкого октана с Y % теоретический воздух

C8h28+(Y/100)12.5[O2+3,76(N2)]→8(CO2)+9(h3O)+(Y/100−1)O2+47(Y/100)(N2)

Для упрощения предположим, что перед сгоранием , реагенты находятся в SRS. Тогда h¯(TR) = h¯(T°) и h¯(TR)−h¯(T°)=0 для всех реагентов. Теплота, выделяемая этой реакцией при температуре продуктов сгорания T P , равна

q¯r=∑R(ni/nfuel)(h¯f°)i−∑P(ni/nfuel)[h ¯f°+h¯(TP)−h¯(T°)]i=(h¯f°)C8h28−8[h¯f°+h¯(TP)−h¯(T°)]CO2−9 [h¯f°+h¯(TP)−h¯(T°)]h3O−(Y/100−1)[h¯f°+h¯(TP)−h¯(T°)]O2−47 (Y/100−1)[h¯f°+h¯(TP)−h¯(T°)]N2

Уравнения молярной удельной теплоемкости в кДж/(кгмоль·К) с точностью не менее 0.43% в диапазоне от 300 до 3500 K, можно найти в таблице C.14b в Термодинамических таблицах, сопровождающих Modern Engineering Thermodynamics как

Двуокись углерода: (c¯p)CO2=-3,7357+30,529θ0,5- 4,1034θ+0,024198θ2

Вода:(c¯p)h3O=143,05−183,54θ0,25+82,751θ0,5−3,6989θ

Кислород:(c¯p)O2=37,4532−0,0210102θ −1,5+236,88θ−2

Азот: (c¯p)N2=39,060−512,79θ−1,5+1072,7θ−2−820,40θ−3

, где θ°=T°/100=298/100=2,98 , и θP=Tp/100. Интегрирование этих уравнений из ВКР (θ°) в температуру продуктов сгорания (θP) дает

[h¯(TP)−h¯(T°)]CO2=100×∫θ°θP(c¯p) CO2dθ=-373.57(θP−θ°)+2035,3[(θP)1,5−(θ°)1,5]−205,17[(θP)2−(θ°)2]+0,8066[(θP)3−(θ°)3]

[h¯(TP)−h¯(T°)]h3O=100×∫θ°θP(c¯p)h3Odθ=14 305.(θP−θ°)−14 683,2[(θP)1,25−(θ°) 1,25]+5516,7[(θP)1,5−(θ°)1,5]−184,95[(θP)2−(θ°)2]

[h¯(TP)−h¯(T°)]O2=100× ∫θ°θP(c¯p)O2dθ=3743,2(θP−θ°)+0,80408[(θP)2,5−(θ°)2,5]+35,714.[(θP)−0,5−(θ°)−0,5]− 23 688 [(θP)−1−(θ°)−1]

[h¯(TP)−h¯(T°)]N2=100×∫θ°θP(c¯p)N2dθ=3906,0(θP− θ°)+102 558[(θP)−1/2−(θ°)−1/2]−107 270.[(θP)−1−(θ°)−1]+41 020[(θP)−2−( θ°)−2]

Для упрощения алгебры определим следующие термины:

A=θP−θ°B=(θP)1.25−(θ°)1,25C=(θP)1,5−(θ°)1,5D=(θP)2−(θ°)2E=(θP)2,5−(θ°)2,5F=(θP)3−( θ°)3G=(θP)−1/2−(θ°)−1/2H=(θP)−1−(θ°)−1I=(θP)−2−(θ°)−2

Тогда , теплота реакции горения становится равной

q¯r=∑R(ni/nfuel)(h¯f°)i−∑P(ni/nfuel)[h¯f°+h¯(TP)−h¯ (T°)]i=(h¯f°)C8h28−8[h¯f°−373,57A+2035,3C−205,17D+0,8066F]CO2−9[h¯f°+14 305,A−14 683,2B+ 5516,7C-184,95D]h3O-(Y/100-1)[3743,2A+0,80408E+35,714.G-23,688H]O2-47(Y/100-1)[3906,0A+102,558G-107270.H+ 41,020I]N2

Из таблицы 15.1 находим

(h¯f°)C8h28(ℓ)=−249.952 МДж/кгмоль, (h¯f°)CO2=-393,522 МДж/кгмоль,

(h¯f°)h3O(г)=-241,827 МДж/кгмоль, и (h¯f°)N2=(h¯ f°)O2=0 потому что это элементы.

Хотя с этими уравнениями трудно справиться с помощью ручного калькулятора, их легко решить с помощью решателя уравнений или электронной таблицы. Электронная таблица на рис. 15.7 иллюстрирует процесс сгорания жидкого октана с 200% теоретическим содержанием воздуха. При вводе control + тильда (Ctrl и Shift + ~) раскрываются подробности, показанные на рис. 15.8.

Рисунок 15.7. Решение уравнений с помощью электронной таблицы.

Рисунок 15.8. Доступ к деталям.

a: Сравнение максимальной температуры сжигаемого газа для бензина и…

Контекст 1

… для минерального дизельного топлива. современные двигатели с воспламенением от сжатия (CI) с постоянным числом оборотов без каких-либо модификаций На рисунке 2 выше показано сравнение удельного расхода топлива (bsfc) при торможении для различных смесей спирта и дизельного топлива (диэзохол) и дизельного топлива.BSFC слегка увеличивается при использовании более высоких смесей этанола. Это связано с более низким значением LHV топлива при увеличении процентного содержания этанола с 5% до 20%. Однако нет существенной разницы в вырабатываемой мощности и тепловой КПД двигателя, как показано на рисунке 3. Кроме того, температура смазочного масла для более высокого процентного содержания смеси этанола и дизельного топлива намного ниже, чем температура смазочного масла для минеральных дизелей. Зависимость между температурой смазочного масла и температурой спирто-дизельной смеси показана на рис. 4.(AK Agarwal, 2006) Было обнаружено, что температура выхлопных газов ниже для смесей этанола и дизельного топлива по сравнению с минеральными дизельными двигателями, как показано на рисунке 5. Таким образом, это показывает, что использование смесей спирта и дизельного топлива снижает тепловое загрязнение окружающей среды. Кроме того, использование 20-процентных смесей спирта и дизельного топлива для двигателей внутреннего сгорания привело к снижению выбросов CO на 62 % по сравнению с использованием только дизельного топлива. Выбросы NOx также были снижены до 24% при использовании дизельного топлива с содержанием 20% этанола по сравнению с использованием только дизельного топлива.(AK Agarwal, 2006) Химическая формула пропанового топлива C3H8. Пропан широко известен в Европе как сжиженный нефтяной газ (СНГ) или автомобильный газ. Пропан — это газ при нормальной температуре и давлении. Он хранится на борту транспортного средства в баке под давлением около 300 фунтов на квадратный дюйм — примерно в два раза больше, чем в накачанной шине грузовика. Под этим давлением пропан становится жидкостью с плотностью энергии в 270 раз больше, чем в газообразном состоянии. Галлон пропана имеет примерно на 25% меньше энергии, чем галлон бензина.В жидком виде пропан превращается в бесцветную жидкость без запаха. Когда давление сбрасывается, жидкий пропан испаряется и превращается в газ, который используется для сгорания. Одорант, этилмеркаптан, добавляется для обнаружения утечек. В жидком состоянии пропан быстро заправляется, а резервуар для хранения жидкого пропана доступен по цене, но пробег пропана меньше по сравнению с бензином (Johnson, 2003). Состояния. Пропан — это однокомпонентное топливо, позволяющее оптимизировать работу двигателя и каталитических систем.Пропан хранится при нормальных температурах в виде жидкости под давлением и подается по линии высокого давления в двигатель, когда пропан испаряется. Пропон производится как побочный продукт при добыче природного газа и переработке нефти. Это ограничивает его доступность, поскольку маловероятно, что эти процессы будут расширены только для производства пропана. (Пулкрабек, 2004). В Таблице 2 показаны свойства и сравнения пропана, спиртового топлива и бензина (Bayraktar, 2005). Сжиженный нефтяной газ и другие газообразные топлива имеют общие свойства, которые обеспечивают им некоторые преимущества и недостатки по сравнению с бензином.Пропан имеет более низкую плотность и стехиометрическое соотношение топливо-воздух, чем бензин, поэтому он может снизить удельный расход топлива (sfc). Поскольку двигатель SI, работающий на пропане, работает с тем же коэффициентом эквивалентности, что и аналогичный двигатель, работающий на бензине, можно ожидать более высокой эффективной мощности из-за к более низкой теплотворной способности (LHV). Однако это преимущество может быть уравновешено уменьшением объемного КПД. С другой стороны, пропан можно использовать при более высоких степенях сжатия из-за более высокого октанового числа, поскольку благодаря этому свойству будут улучшены характеристики двигателя, мощность и тепловой КПД.(Ozcan, 2005) Вышеупомянутые свойства делают пропан привлекательным альтернативным топливом для двигателей с искровым зажиганием. Однако наиболее важным недостатком этого топлива является то, что пропан снижает объемный КПД двигателя и, следовательно, массу свежего заряда, что в основном связано с его повышением температуры на входе и поступлением во впускную систему в газообразном состоянии. (Байрактар, 2005). В случае использования СНГ в двигателях SI скорость горения пропана выше, чем скорость горения бензина.Другими словами, пропан сгорает быстрее, и поэтому процесс горения в двигателе происходит за меньшее время, чем в бензиновом двигателе. Таким образом, продолжительность горения пропана уменьшается. На рис. 6 показано сравнение массовой доли сжигаемого топлива для бензина и пропана. Из-за быстрого сгорания пропана значения давления и температуры в цилиндрах для сжиженного нефтяного газа выше, чем для бензина. Увеличение давления в цилиндре составляет около 1-20%. На рис. 7а и 7б показано сравнение между максимальным давлением в цилиндре для различных оборотов двигателя и коэффициентом эквивалентности.Между тем, максимальная температура сжигаемого газа для бензина и пропана сравнивается на рис. 8a и 8b. Прирост температуры цилиндров составляет около 1,5-1,6% для различных оборотов и 8-39% для различных коэффициентов эквивалентности. Когда максимальная температура и давление сгорания LPG выше, чем у бензина, это может привести к повреждению элементов конструкции двигателя. Влияние сжиженного нефтяного газа на характеристики двигателя показано на рисунках 9a и 9b для различных частот вращения двигателя и различных коэффициентов эквивалентности.Оба рисунка показывают, что эффективная мощность двигателя, работающего на бензине, выше, чем у двигателя, работающего на пропане. Снижение выходной мощности двигателя примерно на 3-4% определено для различных оборотов двигателя. Негативное влияние газа на мощность двигателя более наглядно видно на рис. 12. В данном случае; снижение составляет около 2,44%-4% мощности двигателя. Это произошло из-за снижения объемного КПД двигателя, работающего на пропане. Сравнение эффективного КПД, полученного при различных скоростях вращения двигателя и эквивалентных соотношениях, приведено на рис. 10а и 10б соответственно.В обоих случаях эффективные расчеты для двигателя, работающего на пропане, ниже, чем для бензина. Это также является результатом снижения объемного КПД. Кроме того, снижение объемного КПД также снижает эффективный КПД двигателя и, следовательно, увеличивает удельный расход топлива. На рисунках 11a и 11b показан удельный расход топлива для различных частот вращения двигателя и коэффициентов эквивалентности. Что касается экологических аспектов пропанового топлива, были проведены сравнения между бензиновым топливом и пропановым топливом.Мольные доли монооксида углерода (CO) и оксидов азота (NO) в выхлопных газах определяли при различных оборотах двигателя и разностном коэффициенте эквивалентности. На рис. 12 и 13 показано сравнение мольных долей CO и NO для бензина и пропанового топлива. Во всех случаях мольные доли CO и NO, предсказанные для пропана, ниже, чем для бензина. Уменьшение мольных долей составляет примерно 4-5,3% для различных оборотов в минуту и ​​примерно 5,3-30% для различных коэффициентов эквивалентности. Уменьшение мольных долей NO составляет около 1-50% для различных скоростей вращения двигателя и около 4.3 -8,64% для различных коэффициентов эквивалентности были …

Как низкотемпературное сгорание делает двигатели более чистыми и эффективными – Центр исследований горения

Если вы спросите дальнобойщика или европейского водителя автомобиля, какой насос они задействуют на заправочной станции ответ, скорее всего, будет «дизель». Эти водители выбирают автомобили с дизельным двигателем, потому что дизельные двигатели более эффективны, чем бензиновые двигатели. При сжигании десятков тысяч галлонов в год при длительных грузовых перевозках по пересеченной местности или при высоких европейских налогах на топливо важен более эффективный двигатель.Если цены на топливо продолжат расти, американские водители автомобилей и легких грузовиков могут также потребовать более экономичных автомобилей, что может означать переход на большее количество дизельных двигателей в Америке.

Хотя дизельный двигатель более эффективен, сжигание обычного дизельного топлива создает загрязнители воздуха, которые трудно уменьшить. Одним из способов решения проблемы загрязнения является изменение горения таким образом, чтобы в первую очередь образовывалось меньше загрязняющих веществ. Низкотемпературное сгорание (LTC) является ведущей стратегией, разработанной именно для этого, но инженерам нужно больше научных данных о LTC для разработки новых двигателей, чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами этого нового подхода.Чтобы удовлетворить эту потребность, исследователи CRF Марк Мускулус, Пол Майлз, Лайл Пикетт и Дэвид Циконе, работая с многочисленными приглашенными учеными, разработали новую концептуальную модель, описывающую химические и физические процессы, происходящие внутри двигателя в условиях LTC.

LTC предназначен для уменьшения или устранения двух наиболее проблемных загрязняющих веществ, выбрасываемых дизельными двигателями, твердых частиц (PM) и оксидов азота (NO x ). ТЧ состоят из частиц черной сажи, которые часто пропитаны несгоревшими или частично сгоревшими компонентами топлива.Выбросы NO x токсичны и в сочетании с другими загрязняющими веществами в атмосфере создают приземный озон или смог.

Из предыдущей работы оптического двигателя CRF в 1980-х и 1990-х годах мы понимаем, как сжигание обычного дизельного топлива создает ТЧ и NO x . В левой части рисунка 1 показана концептуальная модель сгорания обычного дизельного топлива, которая была предложена в 1997 году, а также некоторые изображения, полученные с помощью различных оптических диагностик, которые поддерживают эту модель. Модель показывает развитие во времени нескольких важных особенностей цилиндра: струя жидкого топлива под высоким давлением образует коническую «струю», когда она испаряется и смешивается с воздухом в цилиндре; сгорание в богатых топливом областях внутри струи создает сажу, которая способствует выбросу твердых частиц; и диффузионное пламя окружает топливную струю, а высокие температуры в пламени заставляют азот и кислород в воздухе объединяться в молекулы NO x .

Рис. 1: «Концептуальные модели», демонстрирующие основные физические и химические процессы, происходящие при сгорании в дизельных двигателях. Слева: обычные дизельные двигатели. Справа: новое низкотемпературное сгорание для дизельных двигателей.

 

В LTC некоторые выхлопные газы возвращаются обратно в цилиндр, где они поглощают теплоту сгорания. Этот эффект разбавления снижает температуру сгорания, что снижает образование NO x . Другая часть стратегии заключается в том, чтобы инициировать впрыск топлива раньше в цикле двигателя, чтобы дать топливу больше времени для смешивания с воздухом, прежде чем оно сгорит.Таким образом, LTC позволяет избежать как высоких температур, которые приводят к образованию NO x , так и большей части областей с высоким содержанием топлива, которые приводят к образованию твердых частиц.

Хотя LTC помогает уменьшить загрязнение PM и NO x , у него есть свои проблемы. LTC сводит к минимуму NO x и PM, но увеличивает содержание других загрязняющих веществ, включая несгоревшие углеводороды (UHCs), которые токсичны и снижают эффективность использования топлива. Следовательно, исследователям нужно было лучше понять, как LTC развивается внутри цилиндра двигателя и источник UHC.

Используя набор оптической диагностики, исследователи CRF получили новые оптические данные для разработки новой концептуальной модели двигателей LTC, которая показана в правой части рисунка 1. LTC начинается так же, как обычное дизельное топливо, с распылением под высоким давлением. жидкого топлива, которое образует коническую «струю» при испарении и смешивании с воздухом внутри двигателя. Однако в LTC топливо не начинает сгорать до тех пор, пока не закончится впрыск топлива. При дополнительном времени до сгорания топливо лучше смешивается с воздухом внутри цилиндра, благодаря чему образуется меньше сажи и ТЧ.Кроме того, вместо тонкого горячего диффузионного пламени, окружающего струю и создающего NO x , горение происходит более равномерно и более прохладно, так что образуется меньше NO x .

Оптические данные также дали ключ к пониманию источника UHC. Дизельное топливо воспламеняется в две стадии, сгорая лишь частично на первой стадии. Формальдегид образуется при частичном сгорании на первой стадии и указывает на НУВ. Гидроксильный радикал (ОН) образуется на второй стадии и свидетельствует о полном сгорании и расходовании УВК.Лазерно-индуцированная флуоресценция ОН показала, что топливо вдали от форсунки сгорело до конца, но лазерно-индуцированная флуоресценция формальдегида показала, что топливо вблизи форсунки не сгорело до конца. Эти околоинжекторные области были источником UHC.

Следующим шагом было понять, почему топливо возле форсунки не сгорает полностью. Это требовало измерения концентрации топлива, но без сжигания. Чтобы предотвратить возгорание, исследователи запустили двигатель без кислорода, используя чистый газообразный азот (обычный воздух состоит примерно из 80% азота и 20% кислорода).Измерения индикатора толуола и рассеяния Рэлея показали, что концентрации топлива в области вблизи форсунки были слишком низкими, что препятствовало полному сгоранию топлива.

Вооружившись этим пониманием образования UHC, исследователи CRF Марк Мускулус и Жаклин О’Коннор искали способ увеличить концентрацию топлива возле форсунки. Один из способов — добавить пост-впрыск — небольшие струйки топлива после основного распыления, которые добавляют немного больше топлива в нужное место и в нужное время.На верхнем изображении рисунка 2 показана ситуация без дополнительного впрыска: ОН (зеленый) в правой части изображения указывает на полное сгорание, а формальдегид (красный) рядом с инжектором в левой части изображения указывает на неполное сгорание и UHC. На нижнем изображении рисунка 2 видно, что при поствпрыске зеленая зона полного сгорания распространяется на большую область. Это, в свою очередь, приводит к снижению выбросов сверхвысоких углеводородов, а также к повышению эффективности за счет меньшего расхода топлива.

Рис. 2. Изображения сгорания внутри дизельного двигателя, демонстрирующие индуцированную лазером флуоресценцию формальдегида (красный) и гидроксила (зеленый) либо при однократном впрыске топлива (вверху), либо при дополнительном впрыске (внизу). Изображения являются частичными видами через поршень, с форсункой слева и чашей поршня справа.

Детали новой концептуальной модели, показанной справа на Рисунке 1, были опубликованы в обзорной статье в журнале Progress in Energy and Combustion Science («Концептуальные модели низкотемпературного дизельного сгорания с частичным предварительным смешиванием», Vol.39, с. 246–283, 2013). Как старая концептуальная модель для обычного дизельного двигателя, так и новая для LTC ценны для разработчиков двигателей, поскольку они обеспечивают научную базу, необходимую для создания следующего поколения более чистых и экономичных двигателей для транспорта в нашей стране.

Подсистем, необходимых для управления низкотемпературными двигателями внутреннего сгорания

Несмотря на то, что все перечисленные выше стратегии работы двигателя LTC различаются комбинацией подачи топлива и времени впрыска, у них есть некоторые общие черты.Во-первых, все они требуют сбора данных в режиме реального времени и обработки событий в цилиндрах , чтобы можно было настроить параметры двигателя для достижения желаемых результатов. Многие двигатели LTC достигают этого с помощью датчиков давления в цилиндрах, которые точно предоставляют подробные данные о фазах сгорания, пиковых давлениях, температуре и т. д. Во-вторых, все они имеют точный контроль над подачей топлива в цилиндр . Некоторые используют системы многоимпульсного впрыска. Некоторые сочетают PFI и DI. В-третьих, все они сохраняют некоторый контроль над температурой сгорания и фазированием , либо улавливая выхлопные газы из предыдущего цикла, либо вводя выхлопные газы обратно в цилиндр через внешний канал рециркуляции отработавших газов.Наконец, некоторые варианты LTC могут использовать свечи зажигания , чтобы облегчить начало зажигания, особенно при высокой нагрузке.

Многие послепродажные блоки управления двигателем (ECU) не предлагают силовую электронику, возможности сбора данных или скорость обработки, необходимые для управления всеми исполнительными механизмами и системами двигателя LTC. Многие исследователи используют несколько ЭБУ от разных производителей с фиксированными характеристиками для управления одним двигателем. Анализ сгорания и управление двигателем обычно выполняются в двух отдельных системах, каждая из которых имеет собственный программный пакет.Таким образом, время разработки может быть большим, а настройка программного обеспечения может быть утомительной. Используя готовые коммерческие продукты (COTS) от National Instruments, можно построить единую систему, которая выполняет анализ сгорания и осуществляет управление в реальном времени каждой из подсистем, необходимых для работы двигателя LTC. Ниже объясняется, как продукты National Instruments взаимодействуют с каждой из этих подсистем двигателя.

Анализ давления в цилиндрах в реальном времени

Датчики давления

внутри цилиндра предоставляют данные, необходимые для точного анализа фазирования сгорания, а также информацию о неблагоприятных условиях сгорания, таких как детонация и пропуски зажигания.Используя данные о давлении в цилиндре, можно выполнить расчеты, определяющие пиковое давление и положение в градусах угла поворота коленчатого вала (CAD), максимальную скорость роста давления и положение в CAD, указанное среднее эффективное давление (IMEP), чистый MEP, насосный MEP, скорость тепловыделения. , массовая доля сожженного топлива (MFB) в процентах и ​​положение точки 50-процентного сгорания (CA50).

Рис. 3. Общий датчик давления в цилиндре

Расчеты

MFB особенно интересны для двигателей LTC, поскольку они передают информацию о фазах сгорания — явление, которое нелегко контролировать в двигателе со сложной смесью воздух/топливо/EGR и возможным непрямым управлением зажиганием.Чтобы получить точное представление о фазировании сгорания внутри цилиндра, данные должны собираться и обрабатываться очень быстро и с высокой степенью детерминированности. Один подход к управлению называется контролем следующего цикла. При таком подходе данные должны быть гарантированно доступны для алгоритмов управления с обратной связью ЭБУ вовремя для обработки перед инициированием следующего события сгорания, чтобы отрегулировать приводы цилиндров для желаемых условий сгорания (нажмите здесь для получения дополнительной информации об управлении следующим циклом). Чтобы обеспечить детерминированный расчет данных давления, встроенный контроллер PXI с операционной системой реального времени (рис. 4) используется для запуска цикла синхронной обработки двигателя менее чем за 1 мс.Этот контур собирает данные с многофункционального устройства сбора данных серии NI S для одновременной выборки. Устройства серии S имеют до восьми аналоговых входных каналов и могут производить выборку со скоростью до 500 квыб/с на канал, что достаточно для выборки данных о давлении в цилиндре со скоростью 0,1 CAD на цилиндр при частоте вращения выше 8000 об/мин. Встроенные контроллеры PXI с высокой пропускной способностью оснащены многоядерными процессорами с частотой в несколько гигагерц, способными передавать большие объемы данных о давлении в цилиндрах и быстро выполнять вычисления. Эти детерминированные расчеты передаются в контуры управления, которые приводят в действие топливные форсунки, клапаны рециркуляции отработавших газов, свечи зажигания и т. д. для управления в следующем цикле.

Рис. 4. Встроенный контроллер NI PXI-8119 RT с четырехъядерным процессором Intel Core i7

с тактовой частотой 2,3 ГГц

Программируемая вентильная матрица (FPGA) серии NI R используется для считывания сигналов энкодера кулачка и коленчатого вала с разрешением 25 нс. Эти данные используются для фазовой синхронизации данных о давлении в цилиндре с положением двигателя с точностью до 0,1 CAD. Устройство серии R также используется для мгновенных сигналов частоты вращения двигателя и обрабатывает все команды подачи топлива, искры и другие команды привода, гарантируя их выполнение в точное время.Устройство FPGA серии R также можно использовать для управления тем же циклом, что и режим горения, когда данные о давлении рассчитываются и обрабатываются достаточно быстро, чтобы влиять на горение в течение одного события.

Доставка топлива

Двигатели

LTC требуют точного и точного контроля момента впрыска топлива. В случае PCCI и RCCI многоимпульсные впрыски топлива рассчитаны таким образом, чтобы они инициировали сгорание в запланированном CAD. Немного ранний впрыск может привести к преждевременному зажиганию (детонации), а немного поздний впрыск может привести к несгоревшему топливу.Модули NI Powertrain Control серии C, используемые с устройством FPGA серии R, обеспечивают гибкость и контроль, необходимые для запуска топливных форсунок двигателя LTC с разрешением до 0,1 CAD. Линейка Powertrain Control C Series включает модуль драйвера NI 9758 PFI и модуль драйвера NI 9751 DI. Они содержат всю силовую электронику, необходимую для управления различными топливными форсунками, включая пьезоэлектрические форсунки, и обеспечивают такие функции, как полностью настраиваемая синхронизация впрыска и регулируемые пиковые токи и токи удержания.Модули драйверов DI и PFI позволяют планировать многократный впрыск при любом угле поворота коленчатого вала. FPGA на устройстве серии R обеспечивает управление впрыском топлива в одном цикле через модуль драйвера DI, а это означает, что профили впрыска топлива можно регулировать в режиме реального времени по мере того, как сгорание происходит внутри цилиндра.

Рисунок 5. Обычный топливный инжектор прямого действия

Программное обеспечение

NI Engine Position Tracking (EPT) представляет собой набор IP-схем FPGA, упакованных для использования в графической среде программирования NI LabVIEW, которая отслеживает угловое положение широкого спектра шаблонов триггеров коленчатого вала в среде LabVIEW FPGA.Программное обеспечение EPT предназначено для контроля функций подачи топлива и искры на основе расчетов положения двигателя, выполненных на ПЛИС, так что ЦП должен реагировать на незначительные события синхронизации двигателя или на их отсутствие. После инициализации программное обеспечение EPT в сочетании с любым количеством функций подачи топлива и/или искры может выполнять свои функции, не требуя драгоценного процессорного времени.

Система рециркуляции отработавших газов

EGR — это процесс подачи выхлопных газов в свежий воздух, разбавления воздуха и топлива и снижения температуры сгорания.Двигатели LTC обычно используют большое количество EGR (> 20 процентов), чтобы поддерживать низкие температуры сгорания и замедлять сгорание. Выхлопной газ вводится в цилиндр различными способами; в некоторых двигателях используются системы регулируемого срабатывания клапана (VVA) на выпускных клапанах для «улавливания» выхлопных газов от предыдущего события сгорания (иногда называемого «захваченным остатком»). Другие используют клапаны с электронным управлением или дроссели, отключающие поток выхлопных газов через контуры низкого или высокого давления для регулирования потока выхлопных газов во впускной коллектор (см. рис. 6, любезно предоставлено Renault).

Рисунок 6. Диаграмма EGR высокого и низкого давления, предоставлено Renault, изображение найдено в Google

Для двигателей, использующих VVA, комбинированный модуль NI 9752 Automotive AD измеряет сигналы кулачка, кривошипа и другие аналоговые сигналы для определения положения двигателя, скорости, нагрузки и/или массы воздуха. Комбинированный модуль NI 9752 AD предлагает набор автомобильных аналоговых и цифровых входов для взаимодействия со стандартными автомобильными датчиками, включая 21 аналоговый входной канал, два входа для датчиков с переменным магнитным сопротивлением и два канала для датчиков Холла или цифровых входных каналов общего назначения.Программное обеспечение EPT используется для отслеживания фаз впускного и выпускного клапанов, а модуль драйвера форсунки NI 9758 Port Fuel Injector (PFI), который имеет четыре канала с возможностью ШИМ рабочего цикла от 0 до 100 процентов, используется для приведения в действие клапана управления маслом на Кулачковый фазер VVA. Драйверный модуль PFI способен фазировать выпускной клапан таким образом, чтобы он закрывался раньше, задерживая остаточные выхлопные газы в цилиндре, чтобы засорить следующий впускной заряд.

Рис. 7. Модуль драйвера PFI NI 9758 имеет четыре канала ШИМ с рабочим циклом от 0 до 100% и четыре канала драйвера PFI с низким или высоким импедансом.

Контуры низкого и высокого давления включают либо традиционный дроссель, либо клапан с электронным управлением для распределения выхлопных газов во впуске. Комбинированный модуль NI 9752 Automotive AD используется для измерения давления и/или температуры в различных точках контура. Для двигателей с дроссельной заслонкой электронный модуль привода дроссельной заслонки NI 9759 имеет две схемы Н-моста и два аналоговых входных канала для обратной связи по положению дроссельной заслонки. Другие системы EGR используют модуль драйвера NI 9758 PFI для приведения в действие своих электронных клапанов EGR.

Искровое зажигание

Некоторые стратегии LTC хорошо работают только при небольшой нагрузке и условиях, близких к устойчивым; как таковые, они переключаются на обычный режим искрового зажигания, когда двигатель находится под высокой нагрузкой или в переходных режимах. Выходной модуль NI 9754 Engine Synchronous TTL (ESTTL) может управлять восемью интеллектуальными катушками. Он достаточно гибок, чтобы планировать искрообразование при любом угле поворота коленчатого вала с точностью до 0,1 CAD и имеет разрешение 200 наносекунд. Инженеры могут комбинировать несколько модулей ESTTL для приложений, требующих более восьми свечей зажигания.

Рис. 8. Модуль NI 9754 Engine Synchronous TTL Output Module имеет восемь выходных каналов TTL, которые запускают синхронно с двигателем для управления интеллектуальными катушками.

Влияние состава бензинового топлива на сгорание, характеристики и выбросы в двигателе по JSTOR

Абстрактный

РЕФЕРАТ Коммерческие бензиновые топлива представляют собой сложные смеси многочисленных углеводородов. Их состав существенно различается из-за нескольких факторов, одним из которых является источник сырой нефти.Из-за такого несоответствия состава существует несколько композиций бензинового топлива с одинаковым октановым числом. Представляет интерес сравнительное исследование таких топлив с близкими октановыми числами и разным составом, а значит, и с разными физико-химическими свойствами. Такое исследование необходимо для интерпретации различий в характеристиках сгорания бензиновых топлив, которые демонстрируют аналогичные характеристики детонации в двигателе совместного исследования топлива (CFR), но могут вести себя по-разному в двигателях с искровым зажиганием с непосредственным впрыском (DISI) или любых других режимах сгорания двигателя.Два бензина FACE (топлива для усовершенствованных двигателей внутреннего сгорания), FACE F и FACE G с одинаковыми исследовательскими и моторными октановыми числами, но с разными физическими свойствами, были изучены в двигателе DISI в двух наборах экспериментальных условий; первый набор включал ранний впрыск топлива, чтобы дать достаточно времени для смешивания топлива с воздухом, что позволяло работать аналогично однородным двигателям DISI, в то время как второй набор состоял из опережения зажигания для достижения настроек MBT (максимальный тормозной момент). Эти экспериментальные условия повторяются в разных точках нагрузки, чтобы наблюдать влияние повышения температуры и давления на параметры сгорания и выбросов.Различия в различных выходных параметрах двигателя обсуждаются и интерпретируются с точки зрения физических и термодинамических свойств топлива.

Информация о журнале

SAE International Journal of Fuels and Lubricants — ведущий международный научный журнал, в котором публикуются отчеты об исследованиях, посвященных горюче-смазочным материалам в автомобильной технике. Журнал стремится быть основным источником информации для всесторонних и инновационных исследований в области топлива, смазочных материалов, присадок и катализаторов, предоставляя академикам, ученым и промышленным исследователям рецензируемую платформу для представления своей работы.

Информация об издателе

SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и соответствующих технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой отраслях промышленности.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.