Сторінка
1
За останні десятиліття розроблений як асортимент нафтових палив, так і різні типи двигунів і стаціонарних пристроїв, що у достатній мірі підходять один одному. Для кожного випадку розроблена оптимальна схема робочого процесу, що дозволяє використовувати паливо найбільш економічно і з утворенням найменшої кількості токсичних продуктів згоряння. Однак на практиці доводиться постійно зіштовхуватися з відхиленнями від ідеальних моделей, які можна пояснити обмеженими технічними і технологічними можливостями і розмаїтістю важковраховуємих факторів: від погодних умов до кваліфікації обслуговуючого персоналу.
Загальна класифікація основних типів двигунів містить у собі двигуни внутрішнього і зовнішнього згоряння, а також стаціонарної газотурбінної установки. Двигунами внутрішнього згоряння обладнаються всі транспортні засоби, за винятком реактивних літаків і деяких річкових і морських суден, що використовують реактивні і газотурбінні двигуни.
Двигуни внутрішнього згоряння
Двигуни з запаленням від іскри. У двигунах із запаленням від іскри використовуються палива, що легко утворюють горючі суміші з повітрям і характеризуються досить високою стійкістю до передчасного самозапалювання. У таких двигунах паливна суміш готується попередньо в або карбюраторі чи утворюється при упорскуванні палива в систему паливоподачі або циліндри. Карбюраторні двигуни являють собою найбільш розповсюджений тип двигунів, що використовують бензин. В останні роки вони витісняються двигунами з безпосереднім впорскуванням бензину, але в ряді країн, зокрема в Росії, ще довго будуть займати провідне місце. ККД карбюраторного двигуна може досягати 33-36%, однак при епізодичних і часткових навантаженнях він істотно менше і складає 15-20%. Це обумовлюється зменшенням термічного ККД при неповних завантаженнях, коли дроселювання подачі палива приводить до зниження тиску в камері згоряння. З урахуванням того, що в міських умовах автомобільні двигуни працюють у змінному режимі, середній ККД їх невеликий.
Цього недоліку позбавлені двигуни з безпосереднім упорскуванням палива, у яких подача палива регулюється електронною системою в залежності від навантаження двигуна. Такими двигунами обладнується переважна більшість нових легкових автомобілів у США і європейських країнах. Однак системи впорскування палива працюють у жорсткому тепловому режимі і висувають підвищені вимоги до якості палива.
У 1954 р. Ф. Ванкель сконструював роторно-поршневий двигун, що має ряд переваг у порівнянні зі звичайними поршневими. Зокрема, двигун Ванкеля менш чуттєвий до октанового числа палива, має менші масу і габарити, легше форсується. Недоліки двигунів Ванкеля -- підвищений вміст вуглеводнів у відпрацьованих газах і більш висока у порівнянні з чотиритактним двигуном питома витрата палива (на 7-10%), що є перешкодою до їхнього широкого застосування. Проте, японська фірма MAZDA на початку 1990-х років випускала в рік близько 150 тис. автомобілів, обладнаних роторно-поршневими двигунами; виробництво мотоциклів і автомобілів з цими двигунами освоєно й у деяких інших країнах.
При роботі двигуна на низькооктанових бензинах і в деяких несприятливих умовах спостерігається детонація, тобто вибухове горіння суміші в камері згоряння з утворенням ударних хвиль. Це приводить до підвищеного зносу деталей двигуна і небезпеки його поломки, а також до неповного згоряння палива, підвищеної димності і токсичності відпрацьованих газів. Процеси, що відбуваються в камері згоряння протягом декількох мікросекунд, вивчати досить важко, і тому природа детонації до кінця не з'ясована. Відомо, що основною причиною детонації є самозаймання окремих ділянок пальної суміші в камері згоряння, що відбувається раніш того моменту, як до них дійде фронт полум'я від свічки запалювання. Перед самозайманням компоненти палива попередньо окиснюються, чому добре сприяє висока температура, що розвивається при стиску. Первинні продукти окиснювання вуглеводнів - пероксиди -- розкладаються з вибухом, генеруючи ударну хвилю.
Для запобігання детонації бензини повинні мати достатню стійкість до самозаймання, що виражається октановим числом палива. Вимоги до октанового числа залежать від ступеня стиску і конструкції камери згоряння. Для кожного двигуна, що використовує бензин, існує оптимальне значення ОЧ, пов'язане зі ступенем стиску і діаметром D емпіричною залежністю:
ОЧ = 125,4 -- 413·e + 0,189·D .
Двигуни з запаленням від стиску (дизельні). Двигун із запаленням від стиску був запропонований Р. Дизелем у 1897 р. Він виявився менш вимогливим до палива, чим карбюраторний двигун, і міг працювати практично на усіх видах палива аж до мазутів. У Росії в 1898 р. на заводі "Російський дизель" був навіть розроблений двигун, що працює на сирій нафті. За минуле сторіччя двигун Дизеля одержав величезне поширення. Його термічний ККД вище, ніж у двигунів, що працюють за циклом Отто, і для вихрокамерних двигунів досягає 36%, а для двигунів з безпосереднім впорскуванням -- 42%. Якщо ж врахувати, що на різних режимах він практично однаковий, то усереднений ККД може майже вдвічі перевищувати ККД карбюраторного двигуна.
Завантажити реферат