Sw-motors.ru

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

Двигатель внешнего сгорания

Двигатель внешнего сгорания

Дви́гатели вне́шнего сгора́ния — класс двигателей, где источник тепла или процесс сгорания топлива отделены от рабочего тела. При этом рабочее тело, циркулирующее в двигателе, нагревается вне двигателя и за счёт этого совершает работу. Рабочим телом может служить вода и водяной пар (паровые машины и паровые турбины), либо благородные газы (двигатель Стирлинга). Выбор таких веществ обусловлен дешевизной, достаточной теплоёмкостью паровой фазы (вода), либо низкой химической агрессивностью и высоким коэффициентом степени в уравнении состояния газа (1,66 для одноатомных газов). Несмотря на высокий КПД ртутнопаровых турбин, их применение в энергетике ограничено ввиду химической токсичности ртути.

Двигатели внешнего сгорания имеют широчайшее применение в производстве электроэнергии (паровыми турбинами оборудованы как тепловые, так и атомные станции), а также в случае утилизации теплоты (двигатели Стирлинга). В области транспорта их применение в последний век значительно сократилось: с улиц исчезли паромобили, оставшиеся паровозы применяются в основном на железных дорогах в странах третьего мира [1] .

Став исторически первыми транспортными и промышленными тепловыми двигателями, двигатели внешнего сгорания сделали возможной промышленную революцию. Появившиеся в большом количестве в XIX веке паровозы и пароходы совершенно изменили мировой транспорт, а добыча угля для снабжения их топливом увеличила объёмы работ горнодобывающей промышленности.

Поскольку две трети электроэнергии в мире вырабатывается на тепловых станциях в основном с помощью паровых турбин, а выработка тепла на АЭС также осуществляется с их помощью, двигатели внешнего сгорания ещё долго будут оставаться первыми по установленной мощности в мировой энергетике [2] [3] .

Изобретённая в XVII веке французским физиком Папеном, она представляла собой цилиндр с поршнем, который поднимался под действием пара, а опускался под давлением атмосферы после сгущения отработавшего пара. На этом же принципе работала изобретённая в 1698 году паровая машина Севери для выкачивания воды из копей (не имевшая поршня) [4] . Несколько позже, в 1705 году, Томас Ньюкомен совместно со стекольщиком-лудильщиком Джоном Колли [en] , тоже из Дартмута, построили паровую пароатмосферную машину, отличавшуюся от машины Севери наличием цилиндра с поршнем, и тем, что сгущение (конденсация) пара производилось обливанием цилиндра снаружи водой. Значительно усовершенствовал такую машину Джеймс Уатт в 1769 году (золотники вместо ручного переключения, двойное действие, кривошип) [5] . Дальнейшее значительное усовершенствование парового двигателя (применение на рабочем ходу пара высокого давления вместо вакуума) было сделано американцем Оливером Эвансом в 1786 году и англичанином Ричардом Тревитиком в 1800 году. Удельная мощность таких машин возросла настолько, что позволила устанавливать такие двигатели на транспорте. Так появилась железная дорога [6] . Кроме применения в наземном транспорте, были попытки установить паровую машину на самолёт — проект Можайского).

Первая паровая машина в России была пущена в ход в 1766 году (проект крепостного Ивана Ползунова). Машина Ползунова имела два цилиндра с поршнями, работала непрерывно, и все действия в ней проходили автоматически. [7] . В 1769 году французом Николасом-Йозеф Кюньо была построена первая паровая телега, а в 1788 году Джон Фитч построил пароход [6] . Во всех машинах сгорание осуществлялось в топке, так что все они являлись двигателями внешнего сгорания. Однако, в настоящее время поршневые паровые машины
применяются весьма редко .

Была впервые построена Героном в I веке до нашей эры; однако в таком виде являлась
скорее курьёзом . Развитию паровых турбин препятствовало отсутствие надёжных подшипников, которые могли бы выдерживать высокие скорости вращения, а отдача турбин на малых оборотах и их эффективность (КПД) резко падал, из-за чего они не получили применения. Первую промышленную турбину, имевшую частоту вращения 30 000 об/мин, разработал Пьер Лаваль. Из-за огромной скорости вращения, она имела редуктор, в несколько раз превосходивший её по размеру [8] . Позже было отмечено, что при росте мощности (и размера колеса) расчётная скорость вращения турбины падает, так что применение её в агрегатах высокой мощности упрощается. Такие турбозубчатые агрегаты получили широкое распространение, сменив паровые машины на военных кораблях (из-за меньшей массы). Но однако, низкий КПД на частичных мощностях долго препятствовал их установке на транспортных судах (приходилось применять изощрённые схемы с турбинами разной мощности для различной скорости хода). Тем не менее, улучшенная турбина Парсонса и теперь массово применяется в генерации электроэнергии на ТЭЦ и АЭС. При работе в узком диапазоне оборотов она может иметь достаточно высокий КПД, а при использовании в первой ступени газовых турбин — превзойти в суммарном КПД даже поршневой ДВС. Паровые турбины значительно легче поршневых паровых машин.

Изобретён в 1816 году 26-летним бедным шотландским священником Стирлингом, руководимым богоугодными соображениями (снижение травматизма из-за меньшего давления) [9] . При материалах и технологиях того времени не мог быть эффективно реализован (уступал в мощности), и до XX века применялся мало. В настоящее время применяется для утилизации тепла; устанавливается на новейших подводных лодках и космических кораблях [10] . Двигатель Стирлинга в настоящее время успешно применяется для когенерации при малых мощностях (до 100 кВт), такому применению способствуют высокие экономические и экологические качества. Однако такие двигатели довольно дороги [11] . КПД двигателя Стирлинга самый высокий из всех двигателей внешнего сгорания.

Смотря по требованиям к разрабатываемому устройству, могут применяться разные виды двигателей. Важными критериями выбора являются: тип потребляемого топлива, допустимая удельная мощность (на транспорте требуются двигатели с достаточно высокой удельной мощностью), коэффициент полезного действия, в том числе на частичных нагрузках, необходимость в трансмиссии (так, паровые поршневые машины обычно не нуждались в ней), стоимость.

Преимуществом всей линейки двигателей внешнего сгорания является возможность теоретически использовать любое топливо или теплоту, полученную любым путём (солнечные рефлекторы, ядерные реакторы, тепло распада изотопов). Однако, смотря по конструкции конкретного мотора, этот выбор более-менее ограничен. К тому же во многих случаях использование более доступного топлива из-за его особенностей снижает КПД и/или увеличивает необходимость в персонале.

Например, пароходы и паровозы, работавшие на угле, требовали для его загрузки кочегара или кочегаров, и на больших кораблях их команды с учётом свободных смен доходили до нескольких сотен человек. А из-за трудностей точного дозирования и неоднородности сгорания, КПД котлов на угле всегда уступал нефтяным, не требовавшим к тому же кочегаров.

Недостатками таких двигателей является сравнительная сложность и повышенный вес (эти факторы значительно уменьшаются самых форсированных для водотрубных котлов, работающих на жидком топливе, но такие двигатели, в свою очередь, уступают в экономичности дизелям), вызываемые необходимостью теплопередачи из камеры сгорания к рабочему телу. В случае достаточно ёмких котлов, такие двигатели требуют времени для разведения пара, либо поддержания рабочей температуры и давления с затратами на уголь. Паровые машины и турбины, использующие водяной пар, чувствительны к морозу, и требуют теплоизоляции ёмкостей с водой, заправочных трубопроводов и баков на станциях, и почти всегда имеют меньший КПД, чем классические ДВС.

Читать еще:  Двигатель cdi 110 характеристики

Двигатель внешнего сгорания

Дви́гатели вне́шнего сгора́ния — класс двигателей, где источник тепла или процесс сгорания топлива отделены от рабочего тела. При этом рабочее тело, циркулирующее в двигателе, нагревается вне двигателя и за счёт этого совершает работу. Рабочим телом может служить вода и водяной пар (паровые машины и паровые турбины), либо благородные газы (двигатель Стирлинга). Выбор таких веществ обусловлен дешевизной, достаточной теплоёмкостью паровой фазы (вода), либо низкой химической агрессивностью и высоким коэффициентом степени в уравнении состояния газа (1,66 для одноатомных газов). Несмотря на высокий КПД ртутнопаровых турбин, их применение в энергетике ограничено ввиду химической токсичности ртути.

Двигатели внешнего сгорания имеют широчайшее применение в производстве электроэнергии (паровыми турбинами оборудованы как тепловые, так и атомные станции), а также в случае утилизации теплоты (двигатели Стирлинга). В области транспорта их применение в последний век значительно сократилось: с улиц исчезли паромобили, оставшиеся паровозы применяются в основном на железных дорогах в странах третьего мира [1] .

Став исторически первыми транспортными и промышленными тепловыми двигателями, двигатели внешнего сгорания сделали возможной промышленную революцию. Появившиеся в большом количестве в XIX веке паровозы и пароходы совершенно изменили мировой транспорт, а добыча угля для снабжения их топливом увеличила объёмы работ горнодобывающей промышленности.

Поскольку две трети электроэнергии в мире вырабатывается на тепловых станциях в основном с помощью паровых турбин, а выработка тепла на АЭС также осуществляется с их помощью, двигатели внешнего сгорания ещё долго будут оставаться первыми по установленной мощности в мировой энергетике [2] [3] .

Содержание

  • 1 Паровая машина
  • 2 Паровая турбина
  • 3 Двигатель Стирлинга
  • 4 Применение двигателей внешнего сгорания
  • 5 Преимущества и недостатки двигателей внешнего сгорания
  • 6 Примечания
  • 7 Литература

Паровая машина

Изобретённая в XVII веке французским физиком Папеном, она представляла собой цилиндр с поршнем, который поднимался под действием пара, а опускался под давлением атмосферы после сгущения отработавшего пара. На этом же принципе работала изобретённая в 1698 году паровая машина Севери для выкачивания воды из копей (не имевшая поршня) [4] . Несколько позже, в 1705 году, Томас Ньюкомен совместно со стекольщиком-лудильщиком Джоном Колли [en] , тоже из Дартмута, построили паровую пароатмосферную машину, отличавшуюся от машины Севери наличием цилиндра с поршнем, и тем, что сгущение (конденсация) пара производилось обливанием цилиндра снаружи водой. Значительно усовершенствовал такую машину Джеймс Уатт в 1769 году (золотники вместо ручного переключения, двойное действие, кривошип) [5] . Дальнейшее значительное усовершенствование парового двигателя (применение на рабочем ходу пара высокого давления вместо вакуума) было сделано американцем Оливером Эвансом в 1786 году и англичанином Ричардом Тревитиком в 1800 году. Удельная мощность таких машин возросла настолько, что позволила устанавливать такие двигатели на транспорте. Так появилась железная дорога [6] . Кроме применения в наземном транспорте, были попытки установить паровую машину на самолёт — проект Можайского).

Первая паровая машина в России была пущена в ход в 1766 году (проект крепостного Ивана Ползунова). Машина Ползунова имела два цилиндра с поршнями, работала непрерывно, и все действия в ней проходили автоматически. [7] . В 1769 году французом Николасом-Йозеф Кюньо была построена первая паровая телега, а в 1788 году Джон Фитч построил пароход [6] . Во всех машинах сгорание осуществлялось в топке, так что все они являлись двигателями внешнего сгорания. Однако, в настоящее время поршневые паровые машины
применяются весьма редко .

Паровая турбина

Была впервые построена Героном в I веке до нашей эры; однако в таком виде являлась
скорее курьёзом . Развитию паровых турбин препятствовало отсутствие надёжных подшипников, которые могли бы выдерживать высокие скорости вращения, а отдача турбин на малых оборотах и их эффективность (КПД) резко падал, из-за чего они не получили применения. Первую промышленную турбину, имевшую частоту вращения 30 000 об/мин, разработал Пьер Лаваль. Из-за огромной скорости вращения, она имела редуктор, в несколько раз превосходивший её по размеру [8] . Позже было отмечено, что при росте мощности (и размера колеса) расчётная скорость вращения турбины падает, так что применение её в агрегатах высокой мощности упрощается. Такие турбозубчатые агрегаты получили широкое распространение, сменив паровые машины на военных кораблях (из-за меньшей массы). Но однако, низкий КПД на частичных мощностях долго препятствовал их установке на транспортных судах (приходилось применять изощрённые схемы с турбинами разной мощности для различной скорости хода). Тем не менее, улучшенная турбина Парсонса и теперь массово применяется в генерации электроэнергии на ТЭЦ и АЭС. При работе в узком диапазоне оборотов она может иметь достаточно высокий КПД, а при использовании в первой ступени газовых турбин — превзойти в суммарном КПД даже поршневой ДВС. Паровые турбины значительно легче поршневых паровых машин.

Двигатель Стирлинга

Изобретён в 1816 году 26-летним бедным шотландским священником Стирлингом, руководимым богоугодными соображениями (снижение травматизма из-за меньшего давления) [9] . При материалах и технологиях того времени не мог быть эффективно реализован (уступал в мощности), и до XX века применялся мало. В настоящее время применяется для утилизации тепла; устанавливается на новейших подводных лодках и космических кораблях [10] . Двигатель Стирлинга в настоящее время успешно применяется для когенерации при малых мощностях (до 100 кВт), такому применению способствуют высокие экономические и экологические качества. Однако такие двигатели довольно дороги [11] . КПД двигателя Стирлинга самый высокий из всех двигателей внешнего сгорания.

Применение двигателей внешнего сгорания

Смотря по требованиям к разрабатываемому устройству, могут применяться разные виды двигателей. Важными критериями выбора являются: тип потребляемого топлива, допустимая удельная мощность (на транспорте требуются двигатели с достаточно высокой удельной мощностью), коэффициент полезного действия, в том числе на частичных нагрузках, необходимость в трансмиссии (так, паровые поршневые машины обычно не нуждались в ней), стоимость.

Преимущества и недостатки двигателей внешнего сгорания

Преимуществом всей линейки двигателей внешнего сгорания является возможность теоретически использовать любое топливо или теплоту, полученную любым путём (солнечные рефлекторы, ядерные реакторы, тепло распада изотопов). Однако, смотря по конструкции конкретного мотора, этот выбор более-менее ограничен. К тому же во многих случаях использование более доступного топлива из-за его особенностей снижает КПД и/или увеличивает необходимость в персонале.

Читать еще:  Ваз 21099 высокая температура двигателя

Например, пароходы и паровозы, работавшие на угле, требовали для его загрузки кочегара или кочегаров, и на больших кораблях их команды с учётом свободных смен доходили до нескольких сотен человек. А из-за трудностей точного дозирования и неоднородности сгорания, КПД котлов на угле всегда уступал нефтяным, не требовавшим к тому же кочегаров.

Недостатками таких двигателей является сравнительная сложность и повышенный вес (эти факторы значительно уменьшаются самых форсированных для водотрубных котлов, работающих на жидком топливе, но такие двигатели, в свою очередь, уступают в экономичности дизелям), вызываемые необходимостью теплопередачи из камеры сгорания к рабочему телу. В случае достаточно ёмких котлов, такие двигатели требуют времени для разведения пара, либо поддержания рабочей температуры и давления с затратами на уголь. Паровые машины и турбины, использующие водяной пар, чувствительны к морозу, и требуют теплоизоляции ёмкостей с водой, заправочных трубопроводов и баков на станциях, и почти всегда имеют меньший КПД, чем классические ДВС.

Архив WinRAR_1 / 2 — Двигатели / 26 — области применения ДВС. Классификация ДВС

Типы автомобильных двигателей

Среди двигателей, применяющихся в настоящее время, а также перспективных для использования на автомобильном транспорте, следует отметить следующие типы:

1. Двигатели внутреннего сгорания, которые подразделяют на поршневые и роторно-поршневые.

2. Газотурбинные двигатели (ГТД).

3. Двигатели внешнего сгорания (паровые, двигатели Стирлинга).

4. Электрические двигатели.

5. Криогенные двигатели.

6. Инерционные двигатели.

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС) в настоящее время являются наиболее распространенными автомобильными двигателями. В этих двигателях топливо сгорает непосредственно внутри рабочего органа — цилиндра (в поршневых двигателях) или в полости, образованной ротором и корпусом (в роторных двигателях). Основным преимуществом ДВС является непосредственное воздействие продуктов сгорания топлива на поршень. Это дает возможность добиться сравнительно высоких значений термического коэффициента полезного действия (ТКПД).

Высокая (по сравнению с другими типами тепловых двигателей) экономичность ДВС, возможность построения их в большом диапазоне мощностей, достаточно быстрый пуск, небольшие масса и размеры, сравнительно невысокая стоимость, большой ресурс обусловили их широчайшее распространение в различных сферах деятельности. ДВС в настоящее время являются практически единственным типом двигателей в силовых агрегатах не только автомобилей, но и тракторов, сельскохозяйственной техники, дорожных, строительных машин. Судовые, локомотивные и авиационные силовые установки малой мощности обычно также представлены двигателями внутреннего сгорания различных типов.

Области применения ДВС

Поршневые и комбинированные двигатели в зависимости от их назначения изготовляются с мощностью от нескольких сот ватт до 40000кВт. Основные области их применения:

1. Автомобильный транспорт, тракторы, сельхозмашины и др.

2. Железнодорожный транспорт, в т.ч. энергопоезда.

3. Морской и речной флот, катера.

4. Легкомоторная авиация.

5. Строительная, дорожная техника (экскаваторы, бульдозеры, скреперы, грейдеры, самоходные краны, компрессоры, передвижные электростанции и др.).

6. Стационарная электроэнергетика.

7. Привод компрессоров, насосов на трубопроводах, в бурильных установках.

8. Модели и модельные установки.

9. Военная и специальная техника.

Классификация ДВС.

Признаки классификации ДВС могут быть различными и определяются как назначением, особенностями практического применения, так и принципами построения, элементами конструкции и др. Поэтому при некоторой условности все же следует отметить следующие общепринятые принципы и признаки классификации поршневых двигателей.

1. По назначению: стационарные, переносные, транспортные (автомобильные, тракторные, судовые, авиационные и др.).

2. По роду применяемого топлива: двигатели легкого топлива, тяжелого, газообразного, многотопливные.

3. По способу осуществления зарядки цилиндров: четырехтактные и двухтактные двигатели.

4. По способу смесеобразования: двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием.

5. По способу воспламенения смеси: двигатели с искровым зажиганием и двигатели с воспламенением от сжатия.

6. По конструктивному расположению цилиндров и схеме: рядные и звездообразные, вертикальные и горизонтальные схемы. Кроме того, рядные двигатели подразделяют на V-, W-, H-, Y- и X-образные и др. Некоторые варианты компоновки представлены на рис.1.1.

7. По способу охлаждения двигатели разделяют на двигатели с жидкостным и воздушным охлаждением.

Помимо перечисленных признаков иногда двигатели классифицируют по способам регулирования, скорости вращения, признакам цикла, наличию систем наддува и т.д.

В современных автомобилях применяются преимущественно четырехтактные поршневые двигатели с рядным, V-образным и оппозитным расположением цилиндров.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Физика камеры сгорания. Часть 2

Как упоминалось выше, в данном рассмотрении физических процессов ДВС камера сгорания — это изменяемая во времени функция, которая существует весь процесс сгорания топливно-воздушной смеси.

Продолжим изучение процессов.

6. Топливовоздушная смесь.

Камера сгорания — это камера, где происходит сгорание — это очевидно. В нашем случае гореть будет топливовоздушная смесь ТВС.

За годы выпуска ДВС и тонны сожжённого топлива инженеры пришли к выводу, что более полно происходит сгорание ТВС в соотношении 14,7:1 (Воздух:топливо) (подробнее: mik-romanchuk.narod.ru/stex/) На самом деле, мне до конца не понятно, почему именно 14,7? На сколько я помню из химии, воздух — это не только кислород, там ещё много всякой всячины, а для горения нам нужен только он. Очевидно, что взяли среднее значение 23,10% содержания в водухе кислорода (см. Вики: ru.wikipedia.org/wiki/%D0…B%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4), а уже из него получилось стехиометрическое соотношение 14,7 к 1. Отсюда, кстати, и беда наших бедных автомобилей современности, которые задыхаются в пробках, засасывая углекислый и угарный газ впереди стоящей машины, которые резко меняют характер поведения при езде по горным дорогам, а уж как должны начинать детонировать на свежем воздухе в окружении зелёных насаждений! Но, последнее время появилось спасение — корректирующий элемент обратной связи ДВС — лямбда-зонд, а порой и не один.

Для того, чтобы не вводить в заблуждение соотношением, ничего не имеющим к горению, пересчитаем это соотношение как 3,4:1 кислородотопливной смеси КТС (топливокислородной не хочу называть, дабы не путать — 3,4 — кислород, 1 — топливо, а не наоборот).

Это соотношение в дальнейшем возьмем за эталонное, т.е. все процессы будем рассматривать с учетом того, что соотношение 3,4:1 соблюдается системой управления ДВС, и как — в данном случае нас не колышет.

Степень сжатия (e) — это соотношение геометрических характеристик (объема), но сжатие газов в ДВС политропно (близко к адиабатическому процессу), и изменение давления происходит не пропорционально изменению объема. Поэтому качественной характеристикой является именно компрессия.
С учетом потерь на различные процессы в ДВС компрессия выражается как произведение начального давления и степени сжатия в степени 1,3 (1,3 — это показатель политропы минус 1):

Аналогичным образом, кстати, меняется температура:
Tс = To x e^1.3

Не следует путать эту компрессию со значением, проверяемым на СТО:
При измерении компрессии без масла давление меньше, за счет вытекания горючей смеси из цилиндра при сжатии через замки колец и в зазор между кольцами и цилиндром, который имеется в силу конструктивных особенностей (например сетка Хона), что на 4 атмосферы больше чем с маслом (запомните эту цифру). Поэтому обычно говорят, что «компрессия исправного двигателя в 1.2 -1.3 раза больше степени сжатия» (ист.: diagnostika-dv.narod.ru/kompresia.html).

Читать еще:  Что такое разгильзовка двигателя

8. Октановое число (ОЧ).

Самое из абстрактных понятий, которое я встречал в теории ДВС — это ОЧ. Все, что нам о нём известно, что оно определяет детонационную стойкость топлива, и что имеется прямая связь между степенью сжатия мотора. Но что же такое детонационная стойкость?

Говоря простым языком, детонационная стойкость — это способность ТВС противостоять самовоспламенению. А, ну тогда всё понятно… На самом деле, никому и ничего не понятно. Как говорится, а сколько это в попугаях?

Что нам нужно от данного параметра? Нам нужно чётко понимать, при каком давлении или же давлении-температуре происходит детонация, а до какого нет. Это очень важно, так как от этого в построении моторов зависит и степень сжатия, и таблица УОЗ. А в нашем случае это нужно для понимания начальных условий К.С.

К сожалению, я не нашел такой информации, поэтому будем собирать истину по кускам. Наиболее популярны в сети графики зависимости ОЧ от степени сжатия, как этот:

Кроме этого нашел интересную статью «За рулем» (gaz21.ru/articles/engine/…bor-stepeni-szhatija.html), где приводится нетипичная формула для ОЧ, так как помимо степени сжатия учитывается диаметр поршня:

О.ч. = 78 + 0,25хD — 6000/(e^3)

Т.е. к примеру мотор БМВ М30В34 со степенью сжатия 10 и диаметром поршня 92 должен использовать АИ95, а вот его собрат М30В28 со степенью сжатия 9,3 и диаметром поршня 86 или же М30В34 со степенью сжатия 9 (модели Е34) — уже 92.

Возможно, это действительно имеет смысл, но так как другой формулы у нас нет, будем помнить её.

Зажигание — начало всех начал! Сколько моторов в своей жизни я отстроил, сколько трамблеров покрутил! Сколько трамблеров перебрал! Без зажигания не было бы сгорания в бензиновом двигателе. Плохо отстроенное зажигание — это плохая динамика, нестабильные обороты, большой расход, плохой запуск, работы после выключения зажигания, выстрелы в глушители, плевки в карбюраторы или разрушение элементов двигателя, как прогар поршня, прокладки ГБЦ или клапанов. А сколько насмотрелись профессионалы на СТО! Самым незабываемым знакомством с зажиганием у меня было практически в детстве на ИЖ ЮПИТЕР-3 (Кто в теме, тот поймет мои мученья).

Зажигание имеет два основных параметра: зазор электрода свечи и момент зажигания (УОЗ).

Первый определяется свойствами системы зажигания: напряжением катушки/катушек (правильнее, с точки зрения физики, — напряжением вторичной обмотки трансформатора), контактное или безконтактное и пр. Скажу сразу, что не все свечи, которые из «коробочки» имеют правильный зазор, а это немаловажно, так как именно этот параметр определяет энергию, передаваемую ТВС. Если зазор меньше, то дуга будет меньше необходимого, а значит контакт искры будет с меньшим количеством ТВС, что сделает процесс воспламенения «вялым», если больше — могут возникнуть пропуски зажигания, так как приложенного напряжения будет недостаточно для пробоя среды ТВС под давлением.

Угол опережения зажигания — это безусловный лидер интереса чип-тюнеров, автолюбителей и, конечно же, автопроизводителей. УОЗ определяет, на сколько качественно сгорит смесь, отсюда и динамика и минимальный расход при правильной его настройке. Зачем вообще нужен этот угол? Когда рисуют четыре такта, у многих непросвященных возникает ощущение, что искра воспламеняется в ВМТ конца такта сжатия. Но, к сожалению, ТВС воспламеняется не мгновенно, а по принципу цепной реакции, т.е. та часть, что воспламенилась от искры, увеличивает температуру и давление, что приводит к воспламенению остальной части ТВС. По некоторым данным скорость распространения фронта пламени волны составляет 20-30 м/с. Казалось бы скорость бешеная, ветер такой скорости мы называем штормом! Но на самом деле ДВС на холостом ходу совершает около 15 оборотов в секунду!

Суть правильности УОЗ состоит в том, чтобы волна не создавала сопротивления вращению (т.е. эффект давления на поршень не должен проявляться до ВМТ) и чтобы своевременно создать длительное воздействие на поршень для рабочего хода. Слишком раннее зажигание — сопротивление вращению, слишком позднее — худшее и медленное сгорание смеси, вплоть до горения в выхлопной трубе (выстрелы в глушитель).

Идеально выбранный УОЗ позволяет достигать максимума давления чуть позже ВМТ, что позволяет ещё длительное время сохранять это давление во время расширения камеры сгорания при рабочем ходе. Именно это понимание необходимо иметь, когда говорим об УОЗ. Встречал где-то забавное заявление о неэффективности работы систем зажигания из-за того, что максимальная мощность достигается в ВМТ или около того, хотя стоило бы позже, когда угол шатун-кривошип равен 90 градусам. Оно-то, конечно, стоило бы, но сразу же после прохода ВМТ начинается увеличение объема, что приводит к охлаждению ТВС и снижению давления, так что пик нужно не получить при этом угле, а сохранить максимальное давление на поршень к этому моменту. Я согласен, что Отто поленился в своё время и не довел до ума механизм, и у меня есть свои взгляды на эти вещи, но зажигание именно в этой реализации ДВС может работать так и никак иначе.

К сожалению, нельзя просто привести формулу для определения оптимального УОЗ. Можно строить таблицу для конкретного мотора. Связано это со многими факторами: во-первых, угол на одних и тех же оборотах при разных нагрузках тоже должен быть разный, во-вторых, даже с идеальными каналами ГБЦ, отлично рассчитанной продувкой при перекрытии клапанов закрытый или полуоткрытый дроссель — это источник сопротивления, а значит не все выхлопные газы покидают камеру сгорания, в-третьих, температура, состав смеси, фазы распредвалов — все это нужно учитывать. Возможно, кто-то и отчаивался выдать миру формулу УОЗ, но, к сожалению, я такого не встречал. В дальнейшим я попробую применить математику для вычисления необходимого значения УОЗ, но, боюсь, это будет в рассмотрении конкретного случая с известными параметрами.

Следует заметить, что заводские значения УОЗ обычно приводятся, как средние для серийного производства, поэтому индивидуальная настройка мотора позволяет получить прибавку. Но только индивидуальная, а не чипы по интернету.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector