Температура горения бензина и газа в двигателе – Температура горения газа и бензина. Что происходит с двигателем во время горения газа?

Что происходит с двигателем во время горения газа?

За последние 10 лет технологии в газовом оборудовании сделали колоссальный прорыв, и все детские болезни ушли в прошлое. Газовое оборудование абсолютно нормально работает на всех двигателях и при нормальной эксплуатации ресурс двигателя зачастую выше. При нынешнем развитии технологий ГБО, можно смело заявлять о возможности установки газового оборудования на любой двигатель внутреннего сгорания (вопрос только в том, является это обоснованным с экономической точки зрения)...    Многократные исследования, которые начинаются с 60-х годов прошлого века подтверждают факт, что скорость горения газа (пропан-бутана) практически сопоставима с бензиновой, однако присутствует одна важная физическая характеристика газа: газ, до 5-го поколения ГБО, попадает в камеру сгорания в испаренном виде (в 5-м поколении ГБО он испаряется во впускном коллекторе). "Ну и что...", многие скажут, но будут не правы. Жидкий бензин, попадая на впускные клапана, на стенки цилиндра и поршень, испаряется и так же поглощает температуру. При повышенных нагрузках на двигатель это свойство часто используется автомобильными конструкторами, чтобы снять термо нагрузку с двигателя (при этом растет расход бензина пропорционально скорости). По этому при повышенных нагрузках (не скоростях) газ не способен так же хорошо снимать температурную нагрузку в двигателе. В таком случае это может привести к более быстрому износу клапанов и седел в головке блока цилиндра.   КАК ЭТО ПРОИСХОДИТ НА ПРАКТИКЕ:  Вы часами едете на скоростях свыше 150 км в час, при этом кратковременные обгоны не в счет. Двигатель работает в режиме повышенной нагрузки в котором, на бензине, подается топливо в излишке(богатая смесь) чтобы "охладить" поршневую группу. Газ на это не способен и металл начинает нагреваться до более высоких температур. Это приводит к тому, что  металл становиться менее прочным и процесс износа ускоряется.    Машины, которые ездят регулярно на трассе быстро, без дополнительного наблюдения, которое производится при регламентном обслуживании ГБО, могут возыметь определенные сложности через 70-100 тыс. км пробега в виде тяжелого запуска двигателя/вибраций на холостом ходе и впоследствии прогара клапанов. А вот автомобили, чья среда обитания в городе таких проблем практически не имеют.     ПРИ РЕШЕНИИ УСТАНОВИТЬ ГБО ГЛАВНОЕ ЗАПОМНИТЬ ВАЖНЫЙ МОМЕНТ: Газовое оборудование вы ставите, чтобы экономить! Для спортивной езды(как стиля вождения) газ не подходит. Чтобы избежать прогара клапанов при езде на газе, вам просто необходимо избегать повышенных скоростей.      Повышенные скорости для бюджетных и среднего класса автомобилей - это 135+ км\час Повышенные скорости для автомобилей премиум класса 150-170 км\час   Для автомобилей немецкого автопрома 190-220 км\час     Почему у немецких автомобилей не прогорают клапана\нет сложностей с усадкой клапанов на газе?   Все очень просто. В Германии очень важной частью инфраструктуры являются автобаны на которых вы можете ехать с любой скоростью часами, пока у вас не закончится топливо... Даже, к примеру, когда вы заезжаете на заправку на автобане, для удобства, все топливные колонки настроены на заправку "до полного" и клиент сам контролирует то количество топлива, которое ему необходимо.    При этом "честность" клиента контролируется десятками видеокамер на каждой колонке...   Так вот немецкие автопроизводители заведомо зная о потенциальных возможностях скоростных режимах в своей стране, закладывают значительный запас прочности в двигатели.     Какие возможные технические решения для снижения рисков прогара клапанов при езде на газе?     Решение №1 Исключение механических и электронных погрешностей ГБО   В газовом оборудовании BRC, благодаря тому, что все компоненты были разработаны одним производителем, стало возможным использование очень сложных и тонких алгоритмов, которые позволяют избежать проблем с клапанами, а именно:   1. Высокоточная электроника точно и быстро производит расчет необходимой порции газа для каждого отдельного цилиндра   2. Газовый редуктор точно и стабильно обеспечивает подачу подогретого должным образом газа при постоянном давлении.   3. Газовые форсунки не подвержены загрязнению и тем самым сохраняют свои первоначальные параметры многие годы (но помните, что нужно периодично...раз в 10 тысяч км производить плановую замену фильтров). Так как в газовом блоке управления содержится информация о параметрах производительности форсунки, возможно применение очень интересного алгоритма сохранения клапанов (головки блока цилиндра)...     Решение №2 Внедрение специальных алгоритмов в газовой электронике   Это очень интересный момент, который раньше практиковался в ручном режиме с меньшей точностью из-за того, что использовались постоянно разные комплектующие, с разбросом характеристик... итак...   В электронике газового оборудования BRC было применено два очень точных и продуманных алгоритма.     Алгоритм №1 VSR - Valve Seat Recession ( дословно "усадка седел клапанов")        Суть данного алгоритма в том, что установщик выставляет(если знает что и как делать) порог оборотов и нагрузки двигателя, после которых газовый блок управления ГБО начинает замещать часть газа и подавать вместо него порцию бензина. Внимание: двигатель не переходит на бензин выше определенных оборотов...вместо этого происходит подача микро доз бензина и только при достижении определенной нагрузки. Этот алгоритм возможно реализовать только, если вы знаете точную дозировку газовой форсунки, характеристики редуктора. С ГБО BRC это возможно.    Так же благодаря этому режиму возможна установка ГБО на скоростные/спортивные автомобиля без ущерба ресурсу.      Алгоритм №2 Leaning in open loop strategy (дословно "обеднение смеси при разорванной петле" лямбда регулирования)          Помните, как я писал выше о методах снятия температурных нагрузок на бензине? Подавая в избыточном количестве бензин, он будет отбирать тепло с мест, где слишком жарко(во время испарения). На газе этого сделать эффективно не удастся (на 6-м поколении ГБО это возможно), так как в камеру сгорания он попадает уже испаренным. При этом в прямом смысле газ при повышенных нагрузках вылетает в выхлопную трубу и нагружает катализатор (который должен дожечь избыточное топливо).        Суть данного алгоритма в том, что установщик может убрать излишки газа в режимах повышенных нагрузок, а газовая электроника это сможет четко реализовать.        Для наглядности поясню, что на некоторых автомобилях речь идет о 20...а иногда и о 30% уменьшения расхода на газе на режимах разгона и повышенной нагрузке!!! Именно поэтому на ГБО BRC, возможно очень точно настроить параметры расхода газа. А по большому счету цель заказчика, который решил установить ГБО - экономить на топливе и не иметь головной боли с газовым оборудованием.     ...и самое последнее...   Газовое оборудование возможно настроить только с использованием OBD сканера и только в движении.   Регулировка ГБО в статике не дает гарантии аккуратной настройки всех параметров и расхода           Так же возможен вариант применения динамометрического стенда с замерами мощности и крутящего момента...но при наличии хорошей трассы, вы получаете дополнительно такие вводные параметры, как свежий воздух, лобовое сопротивление при повышенных скоростях и реальное сопротивление качению. При этом двигатель работает в штатных нагрузках.

rosavtogas.ru

Honda Accord › Бортжурнал › Ликбез для тех, кто хочет всё знать про газовое топливо.

Сжиженный нефтяной газ — как альтернатива бензину. Украина на 300% обеспечена собственным пропан-бутаном, более того значительные количества данной смеси около 60% уходит на экспорт ( в основном Польша) и в связи с объемами экспорта колеблется сезонно цена, поскольку вывозная пошлина до смешного низкая ок. 25$ за 1тонну, против 125$ за 1 тонну, вывозная пошлина из России.

Смесь пропана и бутана, получаемая при перегонке сырой нефти или ее соединений на нефтеперерабатывающих заводах, образует сжиженный нефтяной газ, используемый как автомобильное топливо, в бытовых целях и для обогрева. Свойства бензина отличаются от свойств сжиженного нефтяного газа (пропана и бутана) углеродным числом, представляющим собой более благоприятное соотношение молекулярных масс углерода и водорода. Углеродное число у бензина ? 8, у пропана ? 3, а у бутана ? 4. Плотность жидкой фазы зависит от температуры, с увеличением которой плотность уменьшается в результате теплового расширения, а при атмосферном давлении и температуре 15? С, плотность жидкой фазы пропана составляет 510 кг/м3, бутана ? 580 кг/м3. Сжиженный газ тяжелее воздуха (пропан в 1,5 раза, бутан в 2 раза). Температура кипения у бензина выше температуры окружающей среды, а сжиженный нефтяной газ закипает при более низких температурах. Это означает, что бензин может быть в баке в жидком состоянии при атмосферном давлении, а сжиженный газ находится в баллоне при давлении, равном давлению его насыщенных паров при данной температуре. Хотя теоретически температура кипения бензина выше температуры окружающей среды, он также подвержен испарению, создавая в баке автомобиля повышенное давление. Из октанового числа очевидно, что сжиженный нефтяной газ обладает значительно лучшей антидетонационной способностью, чем высококачественный бензин. Это позволяет увеличить степень сжатия у двигателей и тем самым улучшить топливно-экономические показатели. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива показывает, какое количество воздуха необходимо для полного сгорания 1 кг газа. Для газа этот показатель выше, чем для бензина.

Основные свойства сжиженного нефтяного газа. Одним из наиболее важных свойств пропана и бутана, отличающих их от других видов автомобильного топлива, является образование при свободной поверхности над жидкой фазой двухфазной системы жидкость ? пар вследствие возникновения давления насыщенного пара, т.е. давления пара в присутствии жидкой фазы в баллоне. В процессе наполнения баллона первые порции сжиженного газа быстро испаряются и заполняют весь его объем, создавая в нем определенное давление. При уменьшении давления газ мгновенно испаряется. Испарение сжиженного газа в баллоне продолжается до тех пор, пока образовавшиеся пары сжиженного газа не достигнут насыщения. Это свойство пропана и бутана позволяет хранить газ в небольших объемах, что очень важно.

Рассмотрим пример: Давление насыщенного пара бутана составляет 0,1 МПа при 0? С и 0,17 МПа при 15? С, а давление насыщенного пара пропана при этих же температурах 0,59 и 0,9 МПа соответственно. Это различие приводит к значительной разнице в давлении смеси при изменении пропорции пропана и бутана. Давление растет при увеличении температуры, что приводит к большим изменениям объема сжиженного газа, находящегося в жидком состоянии. Следовательно, если сжиженный газ в жидком состоянии полностью заполняет баллон и температура продолжает увеличиваться, то давление будет быстро расти, что может привести к разрушению баллона. Поэтому никогда не заполняйте баллон жидким сжиженным газом полностью. Обязательно оставляйте паровую подушку, объем которой равен 10% от полной емкости баллона.

Эти два газа (пропан и бутан) различаются между собой температурой кипения, при которой они переходят из жидкого в газообразное состояние. Пропан перестает переходить в газ и остается в жидком состоянии при температуре -43? С, для бутана эта температура равна 0? С.

Зависимость давления насыщенных паров пропана и бутана от температуры.В условиях холодного климата (или зимой) в сжиженном нефтяном газе ? смеси пропана и бутана, ? предназначенном для использования в качестве автомобильного топлива, должен преобладать пропан для лучшей газификации смеси.

На газозаправочные станции согласно ГОСТу 27578-87, введенному с 1 июля 1988 г., должен поступать сжиженный нефтяной газ двух марок: летний ГТБА ? пропан-бутан автомобильный с содержанием 50 ? 10% пропана, остальное бутан и зимний ПА ? пропан автомобильный с содержанием 90 ? 10% пропана (а такой на Украине не существует).

Зависимость давления насыщенных паров смеси пропана и бутана от температуры. Некоторую опасность представляет собой сжиженный газ, попавший на кожу: под действием быстро испаряющегося газа на коже могут возникнуть очаги обморожения. Теплота сгорания газа несколько меньше, чем у бензина. Однако с увеличением количества подаваемого в двигатель воздуха теплота сгорания несколько увеличивается. Молекулярная масса сжиженного газа меньше, чем у бензина, и это ухудшает работу двигателя. Поскольку в двигатель сжиженный газ поступает в газообразном состоянии, то по сравнению с бензином уменьшается наполнение им цилиндров (ниже скорость горения газовоздушной смеси) при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя. При уменьшении частоты вращения в двигатель подается меньший объем газа. Таким образом, при работе двигателя на газе его мощность снижается. И в этом один из недостатков газобаллонного двигателя. Если мощность двигателя, работающего на бензине, принять за 100%, то мощность двигателя, работающего на газе, будет примерно равна 95%, что приводит к снижению максимальной скорости примерно на 4%.

Какая фирма-производитель лучше? Известно около 20 Итальянских производителей, 5-7 Турецких., несколько Польских, Голландских и Американских. Турецкие — это как правило, эконом-предложения, работает данное оборудование нормально, качество-переменное.Итальянское делиться на бизнес и элит.Бизнес-TOMASETTO, MARINI, STEFANELLI, LONGAS, STARGAS, LOVTEC и т.д. Работает в основном без проблем, изредка бывает брак, нет проблем с запчастями и ремонтом.Элит- LOVATO, TARTARINI, LANDI-RENZO, BRC. Работает без проблем, брака практически нет, но ремонт и запчасти дороги и плохо доступны.Ну и элита газового оборудования-то что сделано в Голландии: PRINS, VIALE, KOLTEK-NEKAM. Работает отлично, очень стабильно, очень дорого в закупке, длительный срок беспроблемной приятной эксплуатации, но зачасти трудно доступны и дороги.

Газ ? давний и вечный соперник бензина. Газ (фр. gaz, от греч. chaos — хаос), агрегатное состояние вещества, в котором оно равномерно заполняет весь предоставленный ему объем. В тридцатые годы прошлого века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Такой выбор горючего никого не удивил — бензина еще не было. Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых "самодвижущихся колясках" — автомобилях.

Повсеместный рост количества автомобилей потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов нашего столетия, возродилась мысль о его использовании. Тогда появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель.

Бензин дорожает, и сегодня его пытаются заменить. И природным газом, и синтезированными газами и жидкостями, например — спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок. Все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин.

Октановое число 105? Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина — вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше.

Автомобиль на бензине выбрасывает в атмосферу сернистый газ, который образуется от сгорания сернистых компонентов топлива, и тетраэтилсвинец. В природном газе серы, как правило, нет, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца. В отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) — токсичное для человека вещество. И газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества — этил и этилен, а газовый двигатель — метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению. Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен (см. рис. 1.5 книги "Источники энергии").

Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам. Двигатель внутреннего сгорания автомобиля работает по классическому четырехтактному циклу. Газообразная смесь воздуха и топлива всасывается в цилиндр двигателя, сжимается поршнем, воспламеняется искрой, давит на поршень и двигает шатунный механизм, а затем выбрасывается из цилиндра. Чем сильнее можно сжать топливо без возникновения детонации*, тем больше мощность двигателя. Антидетонационную способность топлива определяют октановым числом. Чем оно выше, тем лучше топливо. Среднее октановое число природного газа — 105 — недостижимо для любых марок бензина.

Детонация [лат. detonare прогреметь] — распространение пламени в веществе со скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе.

Двигатель внутреннего сгорания работает на смеси воздуха и распыленного топлива. Для воспламенения смеси нужна определенная концентрация топлива. Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т.е. при более "бедных" смесях. В случае повышения концентрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: газ как топливо значительно "послушнее" бензина.

Эксплуатация показала, что автомобили на газе более выносливы — в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя. Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях — ее не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла.

Несмотря на многочисленные достоинства природного газа, закрывать заправочные станции и выбрасывать бензиновые канистры еще рано.

Метан. В переходе на газовое топливо есть свои сложности. Так, например, плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20:25 МПа (200:250 атмосфер). Для хранения в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Природный газ-метан способен резко уменьшать объем (в 600 раз) при его низкотемпературном cжижении. Такой жидкий газ можно перевозить в специальных "бензобаках" при давлении не более 6 атмосфер (давление воды в водопроводном кране). Имеется множество технических разработок и патентов по реализации такой технологии получения жидкого метана. Во всем мире уже производится и потребляется много миллионов тонн охлажденного (до температуры около -120?C) метана. Крупнейшими производителями является Индонезия, Алжир, Ливия, США, Норвегия и т.д. Для перевозки используются танкеры-метановозы водоизмещением до 120 000 тонн (Япония) Продуктами полного сгорания метана являются безвредные вещества — углекислый газ и вода. Именно поэтому мы не испытываем неудобств на наших кухнях, где иногда целый день горят газовые (метановые) горелки.

Пропан-бутан. Пропан-бутан — синтетическое топливо. Его получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). Газобаллонная аппаратура для сжиженного пропан бутана несколько проще. Процесс заправки машин на газонаполнительных станциях несложен и очень похож на заправку бензином. По своим свойствам сжиженный пропан-бутан почти не отличается от сжатого природного газа. То же высокое октановое число, те же неплохие экологические и эксплуатационные показатели. Есть у сжиженного пропан бутана и преимущество перед метаном — это запас хода. 225 литров этого горючего для грузовика ЗИЛ ;434730 (ЗИЛ-130)хватает на пробег около 500 километров, а метана, помещающегося в восьми баллонах — в 2,5 раза меньший

Преимущества использования газового топлива. Последнее время использование сжиженного нефтяного газа (пропан-бутан) стало более популярным, что объясняется в основном дешевизной газа по сравнению с бензином. Однако у сжиженного газа как автомобильного топлива есть и другие преимущества.
Очень важно то, что это экологически более чистое топливо, в выхлопе при работе на газе содержится меньше вредных веществ.
Газ имеет более высокое октановое число (порядка 105 и даже выше в зависимости от соотношения пропан/бутан). Соответственно, практическое отсутствие любых детонаций и как следствие снижение линейных нагрузок на цилиндро-поршневую и кривошипно-шатунную группы двигателя.
Уменьшается износ цилиндро-поршневой группы, вследствии того, что газ в испарённом состоянии не смывает масляную плёнку со стенок цилиндров.
Благодаря лучшему смесеобразованию газа с воздухом и тому, что газо-воздушная смесь равномернее распределяется по цилиндру — улучшается ХХ двигателя, двигатель работает <мягче> и тише.
Газ не разжижает моторное масло и практически не засоряет его продуктами горения, поэтому масло можно менять реже, чем при эксплуатации на бензине.
Газ в испарённом виде значительно чище чем бензин, поэтому в камере сгорания и в картере двигателя практически не образуется нагара и отложения смол.
Автомобиль оборудованный газовой системой питания становится двухтопливным, — а это большое преимущество в случае отказа одной из систем.

Среди многих преимуществ есть и некоторые недостатки:
Уменьшение максимальной мощности на 5-7%, которое можно частично скомпенсировать установкой более раннего угла опережения, -на 5-7 град.
Уменьшение полезного объёма багажного отделения из-за появления в нём ёмкости для газа.
Не желательность запуска холодного двигателя на газе при t окружающего воздуха ниже 0 град. Хотя при аварийной ситуации такая возможность существует.

Информация взята с honda.org.ua/forum/about30410.html

Для тех кто мне писал, (хонда и газ — это вещи несовместимы)

www.drive2.ru

Газ – соперник бензина. Cтатьи. Наука и техника

Виктор Лаврус

Газ (фр. gaz, от греч. chaos – хаос), агрегатное состояние вещества, в котором оно равномерно заполняет весь предоставленный ему объем.

В тридцатые годы прошлого века англичанин Барнетт получил патент на газовый двигатель, а в 1860 году француз Э. Ленуар построил мотор, работающий на смеси воздуха и газа. Такой выбор горючего никого не удивил – бензина еще не было.

Бензин в качестве горючего был использован спустя два десятилетия, когда Г. Даймлер создал бензиновый двигатель внутреннего сгорания. Бензиновый мотор заменил лошадь в первых «самодвижущихся колясках» – автомобилях.

Повсеместный рост количества автомобилей потребовал значительного увеличения объемов производства бензина. О газе как о возможном моторном топливе надолго забыли. Лишь через 100 лет после Барнетта, в конце тридцатых годов нашего столетия, возродилась мысль о его использовании. Тогда появились первые газогенераторные автомобили. Газ вырабатывался в топке, а оттуда подавался в двигатель.

Бензин дорожает, и сегодня его пытаются заменить. И природным газом, и синтезированными газами и жидкостями, например – спиртом, который гонят из самого разного сырья: от тростника до апельсиновых корок.

Все эти виды топлива менее опасны для окружающей среды, чем бензин.

Октановое число 105?

Исследования опровергли устоявшееся мнение, что использование газа вместо бензина – вынужденная мера. Газовое топливо сгорает полнее, поэтому концентрация окиси углерода в выхлопе газового двигателя в несколько раз меньше.

Автомобиль на бензине выбрасывает в атмосферу сернистый газ, который образуется от сгорания сернистых компонентов топлива, и тетраэтилсвинец. В природном газе серы, как правило, нет, а поэтому в выхлопах газового двигателя нет ни сернистого газа, ни соединений свинца.

В отработанных газах бензинового двигателя из-за неполного сгорания топлива содержится и окись углерода (СО) – токсичное для человека вещество.

И газовые, и бензиновые автомобили выбрасывают в атмосферу одинаковое количество углеводородов. Для здоровья человека опасны не сами углеводороды, а продукты их окисления. Двигатель, работающий на бензине, выбрасывает сравнительно легко окисляющиеся вещества – этил и этилен, а газовый двигатель – метан, который из всех предельных углеводородов наиболее устойчив к окислению. Поэтому углеводородный выброс газового автомобиля менее опасен (см. рис. 1.5 книги «Источники энергии»).

Газ как моторное топливо не только не уступает бензину, но и превосходит его по своим свойствам.

Двигатель внутреннего сгорания автомобиля работает по классическому четырехтактному циклу. Газообразная смесь воздуха и топлива всасывается в цилиндр двигателя, сжимается поршнем, воспламеняется искрой, давит на поршень и двигает шатунный механизм, а затем выбрасывается из цилиндра.

Чем сильнее можно сжать топливо без возникновения детонации*, тем больше мощность двигателя. Антидетонационную способность топлива определяют октановым числом. Чем оно выше, тем лучше топливо. Среднее октановое число природного газа – 105 – недостижимо для любых марок бензина.

* Детонация [лат. detonare прогреметь] – распространение пламени в веществе со скоростью, превышающей скорость звука в данном веществе.

Двигатель внутреннего сгорания работает на смеси воздуха и распыленного топлива. Для воспламенения смеси нужна определенная концентрация топлива. Газ, в сравнении с бензином, горит при меньших концентрациях, т.е. при более «бедных» смесях. В случае повышения концентрации газа и обогащения смеси можно добиться увеличения мощности двигателя. Обедняя смесь, наоборот, можно понизить мощность. Возникает возможность изменением состава смеси регулировать мощность двигателя: газ как топливо значительно «послушнее» бензина.

Эксплуатация показала, что автомобили на газе более выносливы – в полтора-два раза дольше работают без ремонта. При сгорании газа образуется меньше твердых частиц и золы, вызывающих повышенный износ цилиндров и поршней двигателя. Кроме того, масляная пленка дольше держится на металлических поверхностях – ее не смывает жидкое топливо, и, наконец, газ практически не вызывает коррозию металла.

Несмотря на многочисленные достоинства природного газа, закрывать заправочные станции и выбрасывать бензиновые канистры еще рано.

Метан

В переходе на газовое топливо есть свои сложности. Так, например, плотность природного метана в тысячу раз ниже плотности бензина. Поэтому, если заправлять автомобиль метаном при атмосферном давлении, то для равного с бензином количества топлива понадобится бак в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа. Это можно достичь сжатием метана до 20...25 МПа (200...250 атмосфер). Для хранения в таком состоянии используются специальные баллоны, которые устанавливаются на автомобилях.

Природный газ-метан способен резко уменьшать объем (в 600 раз) при его низкотемпературном cжижении. Такой жидкий газ можно перевозить в специальных «бензобаках» при давлении не более 6 атмосфер (давление воды в водопроводном кране). Имеется множество технических разработок и патентов по реализации такой технологии получения жидкого метана. Во всем мире уже производится и потребляется много миллионов тонн охлажденного (до температуры около –120°C) метана. Крупнейшими производителями является Индонезия, Алжир, Ливия, США, Норвегия и т.д. Для перевозки используются танкеры-метановозы водоизмещением до 120 000 тонн (Япония). Продуктами полного сгорания метана являются безвредные вещества – углекислый газ и вода. Именно поэтому мы не испытываем неудобств на наших кухнях, где иногда целый день горят газовые (метановые) горелки.

Пропан-бутан

Пропан-бутан – синтетическое топливо. Его получают из нефти и сконденсированных нефтяных попутных газов. Чтобы эта смесь оставалась жидкой, ее хранят и перевозят под давлением в 1,6 МПа (16 атмосфер). Газобаллонная аппаратура для сжиженного пропан бутана несколько проще. Процесс заправки машин на газонаполнительных станциях несложен и очень похож на заправку бензином.

По своим свойствам сжиженный пропан-бутан почти не отличается от сжатого природного газа. То же высокое октановое число, те же неплохие экологические и эксплуатационные показатели. Есть у сжиженного пропан бутана и преимущество перед метаном – 225 литров этого горючего хватает на пробег около 500 километров, а метана, помещающегося в восьми баллонах – на вдвое меньший. На сжиженном газе работает вдвое меньше машин, чем на сжатом и вот почему. Пропан бутана получают в 20...25 раз меньше, чем добывают природного газа.

 

Источники информации:

Лаврус В.С. Источники энергии. К.: НиТ, 1997.

Дата публикации:

27 августа 1999 года

n-t.ru

Температура горения газа

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   Газобалонное оборудование



Температура горения газа

Температура горения газового топлива в двигателях автомобиля может быть разной, что зависит от следующих факторов: теплоты сгорания топлива, количества продуктов сгорания, их теплоемкости, начальных температур газа и воздуха и самое главное от коэффициента избытка воздуха а. Если подаваемое количество воздуха выше определенного значения, то много теплоты будет расходоваться на нагревание азота (основного компонента воздуха) и избыточного кислорода. При этом температура снижается, скорость горения уменьшается и, как следствие, возникает перерасход газового топлива. Для бензинового двигателя оптимальный по экономичности коэффициент избытка воздуха а0Пт равен 1,1, для газового 1,3.

Более низкий КПД газового двигателя объясняется повышенными вентиляционными потерями и меньшей мощностью двигателя. Максимальная температура горения метана (жаропроизводительность), получаемая при полном сгорании газа без избытка воздуха (жаропроизводительность), равна 2000 °С. Избыток воздуха резко сказывается на температуре горения газового топлива в двигателе автомобиля. Так, если действительная температура горения природного газа при коэффициенте избытка воздуха а =1,1 составляет 1868 °С, то при а =1,2 она снижается До 1749 °С.

В газовом двигателе с искровым зажиганием цилиндр заполняется свежим зарядом газовоздушной горючей смеси, которая смешивается с продуктами сгорания, оставшимися в цилиндре от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Температура смеси в конце такта впуска равна 90—125 °С, газовоздушная смесь подогревается от стенок цилиндра, что ведет к повышению температуры горения газа. Так, при сжигании природного газа ( t = 2000 °С) с воздухом, нагретым до 200 °С, температура горения достигает 2128 °С.

Читать далее: Условия воспламенения газа

Категория: - Газобалонное оборудование



Главная → Справочник → Статьи → Форум


stroy-technics.ru

Мифы о ГБО — Сообщество «Ремонт и Эксплуатация ГБО» на DRIVE2

Сегодня исполнилось три года с тех пор, как я газифицировал свою первую машинку. Вспомнив себя тогда, свои мысли и убеждения, поржав над собой тогдашним с высоты своего опыта сегодняшнего

В ходе прочтения я ужаснулся тем заблуждениям и/или неточностям, которые были высказаны в комментариях. Так как я давно уже занимаюсь развенчанием подобных заблуждений на профильных форумах, у меня накопилось прилично материала по этой тематике. Попробую выложить их тут – авось, кому-то да пригодится. Ни одно из моих утверждений не является голословным.

Бывает так, что заблуждения «кучкуются» вокруг какой-то одной темы. С такой темы мы и начнем, и тема эта – расход газа. ГБО ведь ставится не для красоты, а во имя уменьшения расходов на ежедневные поездки.

Миф1: «Расход газа считается так же, как расход бензина»
Миф2: «Расход газа на ГБО последних поколений такой же, как расход бензина»
Миф3: «Расход газа на исправном ГБО не должен быть больше, чем на 10% от расхода бензина».

Наслушется народ таких вот мифов, и начинается подсчет: вот на бензе у меня был расход 10, на газе – 12, то естьвырос на 20% — почему так много? Вот у чувака на такой же машине с таким же ГБО расход газа вообще снизился – до 9л на сотню. Да и установщики чесали что будет не более чем на 10% больше… Что-то тут не так!

На самом деле, все просто. Принцип работы двигателя при переходе на газ ни капельки не изменился. Это все так же тепловой двигатель, который работает по циклу Отто, превращая тепловую энергию от сгорания топлива в механическую работу по перемещеню автомобиля из точки А в точку Б.

Опа-опа, а что у нас с «тепловой энергией»? Сколько нужно сжечь газа, чтоб получить столько же энергии, сколько дает сжигание одного литра бензина?
Ответ: 1,2 — 1,3 литра в зависимости от количественного состава пропан-бутановой смеси. В среднем – 1,25 литра. То есть – на 25% больше, а ни разу не 10%! Сцуко физика-химия, их ведь не обманешь!

Пропан:
Плотность жидкой фазы = 0.51 кг/л
Удельная теплота сгорания = 48 МДж/кг
Теплота сгорания одного литра = 0.51 * 48 = 24.48 Мдж

Бутан:
Плотность жидкой фазы = 0.58 кг/л
Удельная теплота сгорания = 45.8 МДж/кг
Теплота сгорания одного литра = 0.58 * 45.8 = 26.564 Мдж

Бензин:
Плотность = 0.7кг/л
Удельная теплота сгорания = 46 МДж/кг
Теплота сгорания одного литра = 0.7 * 46 = 32.2 Мдж

Кол-во литров бутана дла замещения литра бензина = 32.2 Мдж / 26.564 Мдж = 1.21
Кол-во литров пропана дла замещения литра бензина = 32.2 Мдж / 24.48 Мдж = 1.31

Так что же – установщики, да и чувак с упавшим расходом врут? Не поверите – они говорят чистую правду. С их точки зрения прибавка расхода действительно составит 10%.
«Фак мой мозг», скажете вы. Да как это так получается?
А вот так. Расход газа большинство народа считает неправильно, оттого и результаты у всех разные.
Вот был один вид топлива – бензин – все было просто. Заправил до полного, отъездил «до лампочки», снова заправил до полного. Поделил литры на километры, домножил на 100 – на тебе расход.
Но автомобиль с ГБО при эксплуатации расходует два вида топлива: собственно газ (что логично) и бензин.

Расход бензина может отсутствовать только у владельцев ГБО первого-второго поколения (эжекторное ГБО. Можно завестись на газе. Не рекомендуется, т.к. это гробит редуктор) и пятого-шестого (впрыск жидкой фазы, редуктора вообще нет). Наиболее популярное инжекторное ГБО4 поколения (впрыск паровой фазы во впускной коллектор) требует прогрева двигателя до температуры 35-55 градусов. Естественно, прогрев происходит при работе двигателя на бензине.

Вот как схематически может выглядеть рядовая поездка с точки зрения расхода двух топлив:

Если применить ту же логику, что и раньше, то в формулу закрадывается ошибка – не учитывается расход собственно бензина на участке АВ, который подменяет собою газ при непрогретом двигателе. Даже если собственно движения на газе не происходит (чувак греет автомобиль на месте), и расстояние АВ равно нулю – все равно бензин на прогрев так или иначе расходуется. А зимой его, кстати, уходит не так и мало.
Степень влияния «неучтенного» бензина сильно зависит от среднего пробега автомобиля на один прогрев. Если кто проезжает за раз 5 км, то он действительно получит расход газа меньше, чем до этого был расход бензина – за счет увеличения расход бензина, естественно. А чувак с пробегом в 100-150 км – получит расход газа куда больше. Зато расход бензина у него будет меньше.
Кстати, именно поэтому расход по трассе у «газированных» автомобилей практически всегда соответствует +25% к их бензиновому расходу.
Вот чтобы не заморачиваться более со всей этой сложной темой насчет расхода – прогревы, средние пробеги, город-трасса и т.д., проще всего экономические расчеты по газу и бензину вести через энергоемкость. Ведь любое топливо – это лишь энергоноситель.
Резюме: расход сжиженого газа всегда составляет около 125% от расхода бензина даже при идеальной установке ГБО.

Следующая группа мифов посвящена температцуре горения газа по сравнению с температурой горением бензина:
Миф4: «Газ горит при более высокой температуре, чем бензин»
Миф5: «Раз газ горит горячее, то и свечи должны быть с большим калильным числом»
Миф6: «Раз газ горит горячее, то поршни/клапана/седла сильнее нагреваются, что приводит к их усиленному износу»
Миф7: «Раз газ горит горячее, то при особо нагруженных режимах нужно переводить двигатель на бензин»
Миф8: «Раз газ горит горячее, то его нельзя применять на турбированных двигателях»

Ну что же, будем разбираться – а что вообще такое – «температура горения», от чего она зависит, и действительно ли газ горит горячее?
Горение – экзотермическая химическая реакция, в ходе которой кислород воздуха окисляет углеводороды до воды и углекислого газа. Азот в ходе горения не участвует (вернее, почти не участвует – им смело можно пренебречь).
Температуру пламени можно вычислить, исходя из теплопроизводительности сгорания того или иного вида топлива, и теплоемкости продуктов сгорания.
Например, теплота вспышки стехиометрической бензовоздушной смеси в цилиндре двигателя объемом 1,6л составит 1480 джоулей, а теплота вспышки стехиометрической смеси пропан-бутана даст 1420 джоулей.
Расчеты-пруф под катом:

Удельный вес воздуха = 0.0012041 кг/л при 20 градусах
Удельный вес пропана = 0.002019 кг/л
Удельный вес бутана = 0.002703 кг/л
Удельный вес паров бензина — увы, табличных данных не нашел. Если принять среднюю длину углеродной цепочки 8 атомов углерода, то удельный вес паров можно принять за 0.0045 кг/л

Стехиометрическое соотношение воздух/пропан = 15.6
Стехиометрическое соотношение воздух/бутан = 15.3
Стехиометрическое соотношение воздух/бензин = 14.7

рассчитываем вес горючего вещества

V = m1/r1 + m2/r2 ; V — объем смеси газов, m1 масса воздуха, m2 масса горючего, r1 плотность воздуха, r2 плотность горючего
m1 = S*m2 ; S — стехиометрическе соотношение

V = S*m2/r1 + m2/r2
V = m2 * (S/r1 + 1/r2)
m2 = V / (S/r1 + 1/r2)

Или в цифрах:
вес порции пропана = 0.4 / (15.6 / 0.0012041 + 1/0.002019 ) = 0.0000297375 кг
вес порции бутана = 0.4 / (15.3 / 0.0012041 + 1/0.002703 ) = 0.00003058911 кг
вес порции бензина = 0.4 / (14.7 / 0.0012041 + 1/0.0045 ) = 0.00003217888 кг

И, наконец, искомое — теплота вспышки одной порции топливовоздушной смеси:
пропан = 0.0000297375 кг * 48 МДж/кг = 1427.4 Дж
бутан = 0.00003058911 кг * 45.8 МДж/кг = 1401 Дж
бензин = 0.00003217888 * 46 МДж/кг = 1480.2 Дж

Качественный состав продуктов сгорания газа и бензина одинаков, а количественный – почти одинаков: в продуктах сгорания газа содержится чуть больше паров воды. А как известно из справочника, теплоемкость паров воды больше, чем у углекислого газа.
Отсюда вывод: температура горения газа ну никак не может быть больше, чем температура горения бензина. На самом деле – она слегка меньше.
Теоретические расчеты подтверждаются практическими опытами с ЕГТ-датчиком.
А как же остальные мифы этого семейства? Как же свечи «под газ», их же выпускают именитые фирмы типа Denso и NGK. У них же толпа инженеров – они ж не могут быть тупее какого-то киевского программиста?

Ответ таков: инженеры тут ни при чем. Со свечами тут прикол такой же, как с гомеопатическими «лекарствами». Народ верит в их лечащее действие – значит, можно продавать. Хуже ж точно не будет, если в газовый двигатель поставить холодную свечу. Газ тем характерен, что при его сгорании не образуются твердые отложения, и даже холодная свеча отлично работает. Профит! Странно, что вместе со свечами «под газ» не продают также и ремни привода агрегатов «под газ» и коврики в салон «под газ». То бишь балом правят как раз не инженеры, а маркетологи.
Остальные мифы, связанные с температурой горения газа, являются чуть более сложными. Да, если сравнивать температуры горения газа и бензина в одинаковых условиях, то газ горит с чуть меньшей температурой, чем бензин. Но кто сказал, что условия всегда будут одинаковые? Из-за неправильно подобранного оборудования (в первую очередь – редуктора и форсунок), жопорукой установки и кривой настройки условия горения газа могут сильно отличаться от условий горения бензина. Там, где подавалась слегка обогащенная бензиновая смесь (для наиболее быстрого сгорания, что нужно для максимума мощности) такая кривая система может выдать сильно обедненную смесь. Время ее горения будет значительно ниже, чем у богатой бензиновой. А поджигаться она будет исходя из предположения, что с составом все ОК. В результате имеем позднее зажигание и снижение КПД. Как следствие – повышенный нагрев камеры сгорания, турбины (у кого есть) и т.д.
Масла в огонь подливает то, что именно турбированные моторы наиболее критичны к производительности форсунок и редуктора.
Резюме: при прочих равных условиях газ горит при температуре чуть ниже, чем та, при которой горит бензин. При обеспечении правильных условий горения топлива во всех режимах работы двигателя газ не может навредить. При нарушении же условий подачи топлива запороть двигатель можно и на газе, и на бензине: попробуйте-ка понаваливать на «турбе» на бедной смеси — увидите, что станет с двигателем вообще и с турбиной в частности.

Газуем дальше. Группа мифов, посвященных скорости горения газа по сравнению со скоростью горения бензина.
Миф8: «Газ горит медленнее, чем бензин…»
Миф9: «… и сгорает не в цилиндре, потому что не успевает, а в коллекторе, турбине или даже в катализаторе»
Миф10: «… и потому двигатель на газе нельзя крутить выше 4000 оборотов в минуту»
Миф11: «. и потому, чтоб не угробить двигатель, обязательно нужно править угол опережения зажигания – ставить вариатор или модифицировать прошивку»

Начнем с самого первого мифа. На самом деле, в одинаковых условиях газ горит примерно на 5% быстрее, чем бензин. Да-да, именно так. Но речь идет именно об одинаковых условиях! А самое главное условие, влияющее на скорость горения топлива — это коэффициент избытка воздуха (λ). Иными словами, если сравнивать горение бензина при λ = 0.86 (богатая смесь, наиболее бысстрое горение) и горение газа при α = 1,25 (бедная смесь, наиболее медленное горение), то миф превращается в чистую правду.
Из буржуинских исследований я вытянул два вот таких графика:

users.ugent.be/~lsileghe/…ments/JFUE-D-13-00501.pdf, стр. 39.
citeseerx.ist.psu.edu/vie…62.3188&rep=rep1&type=pdf, стр 201

Обратите внимание, в обоих графиках скорость горения зависит от коэффициента избытка горючего φ (а не коэффициента избытка воздуха λ, как это обычно принято у автомобилистов). λ = 1 / φ, φ = 1 / λ
Левый – это аналитический прогноз. Правый – экспериментальные данные. Исследования никак друг с другом не связанные, напрямую сравнивать их нельзя. Но всегда можно привязаться к изооктану – его-то свойства не могут изменяться от исследования к исследованию. Исходя из левого графика, скорость горения бензина должна быть на ((42,5 – 40) / 40) * 100% = 6,25% выше, чем изооктана.
Стехиометрическая смесь пропана при по факту горит со скоростью 39 см/с, изооктана – 32 см/с. Смесь бензина горела бы на 6,25% быстрее изооктана, или со скоростью 34 см/с. Пропан горит на 5 см/с или на 15% быстрее. Во всяком случае – уж точно не медленнее.
Но посмотрите, что произойдет, если взять горение изооктана при λ = 0,9, а пропана – при λ = 1,25. В таком случае, бензин будет гореть со скоростью 34 см/с * 1,0625 = 36 м/с, а пропан – 26 м/с, о чем я и писал выше.
Нормально подобранное, установленное и настроенное ГБО обеспечивает сгорание газа при таком же λ, как «было запланировано» для бензина. И в этом случае утверждение о газе, горящем в коллекторе – чистой воды миф. И не важно, с какими оборотами крутить двигатель. И ничего страшного, если угол опережения зажигания «под бензин».
Косвенное доказательство – это уже упомянутый расход газа. Ведь если бы газ сгорал в коллекторе, это неизбежно привело бы к падению КПД и, как следствие, возрастанию расхода по сравнению с расчетным. Но т.к. правильно посчитаный расход газа составляет 1,25 от расхода бенина – значит, никакого падения КПД не происходит. А значит – нет и никакого догорания газа в коллекторе.

Так что же, прошивка под газ либо вариатор УОЗ – это тоже гербалайф?
Оказывается, нет. Только дело тут вовсе не в скорости горения газа, а в другой его важнейшей особенности – детонационной стойкости.
Ни для кого не секрет, что даже пропан-бутан имеет октановое число под 100 (метан – около 120). Это дает возможность использовать не тот угол опережения зажигания, который с завода и который в некоторых режимах занижен из-за риска детонации, а теоретически оптимальный. Естественно, это приводит к увеличению КПД, и, как следствие, к увеличению тяги и одновременному уменьшению расхода. Да-да, это вовсе не сказки!
Вот упрощенная схема, которая более наглядно иллюстрирует этот эффект:

Другое дело, что эффект ощутим только в «детонационно опасных» режимах, а именно – на низких оборотах с высокой нагрузкой. В тех режимах, где фабричный УОЗ и так оптимален, нет никакой нужды его менять.Соответственно, ощутимый эффект от его правки сильно зависит от манеры езды. Кто-то замечает, кто-то – нет. Но одно могу сказать точно: модификация УОЗ совершенно точно не является обязательной.

Искрообразование в газовой среде. Еще раз о «газовых свечах».
Миф12: «Свеча для газа должна иметь меньший зазор, т.к. _______ (подставьте причину на выбор)».
Выбор свечей для автомобиля – это вообще благодатная для холивара тема, и уже немало копий сломано на тематических форумах в пользу того или иного производителя, той или иной конструкции свечи, выбора зазора и материалов ее электродов.
Снова рассмотрим рекламу «газовой» свечи, однако, сосредоточим внимание на другой части объявления.

Производитель «газовых» свечей, в частности в данном случае, эксплуатирует миф о том, что сопротивление газовоздушной среду выше, чем бензовоздушной, и требуется уменьшение зазора.
Проверим-ка это утверждение на практике. Вот снятая мною осциллограмма одной отдельно взятой искры при работе не бензине:

А вот на газе (двигатель, обороты, свеча и зазор – те же):

Что мы видим? Вроде бы как да – напряжение пробоя увеличилось на 20%. Что же, производитель прав?!
Не совсем – напряжение горения-то не изменилось. А значит – длительность разряда осталась прежней. А значит – функционально работа свечи на бензине и на газе не отличается.
Опасно ли повышение напряжения пробоя? Конечно, опасно! Да, замена бензина на газ при прочих равных увеличивает напряжение пробоя. Но намного сильнее его увеличивает повышение давления в цилиндре (при открытии дросселя). А еще сильнее – повышение давления в цилиндре при работе двигателя на чистом воздухе, например – когда двигло выкрутили до «отсечки». Да, топливо уже не поступает, но система зажигания продолжает работать. И если катушка из строя не выходит, то уж работу на газе тоже как-нибудь переживет.
Бывает так, что поврежденная система зажигания (с пробоем в проводах высокого напрчжения либо с межвитковым замыканием) «не вытягивает» работу двигателя в тяжелых условиях на газе, но справляется на бензине. В этой ситуации уменьшение зазора действительно работает, т.к. напряжение пробоя снижается, и не происходит пропуска воспламенения.
Но ничего в этом мире не дается просто так. Уменьшение зазора вызывает уменьшение объема плазмы, а это, в свою очередь, уменьшает качество воспламенения. Речь в первую очередь о времени, проходящему от возникновения искры до пика давления над поршнем. Уменьшая зазор, мы отодвигаем этот пик точно так же, как если бы выставили позднее зажигание – со всеми последствиями в виде падения КПД, снижения мощности и увеличения расхода.
Между тем, рекламируемая свеча вовсе не плохая. Она великолепно будет работать как в бензиновом, так и в газовом двигателе. Речь только о том, что и «просто бензиновая» свеча со, скажем, иридиевым электродом, тоже будет отлично работать как на бензине, так и на газе. И нет никакой необходимости бежать сломя голову в магазин, и менять свои «просто бензиновые», но классные свечи, на «особые газовые». Никакой, подчеркиваю, никакой разницы вы не увидите – просто некая сумма денег перекочует из вашего кошелька в кошелек производителя.

Ну что же, пора заканчивать. Последний:
Миф 13: «ГБО могут установить только на специализированном СТО. Установки, сделанные в кустарных условиях – все без исключения опасны»
Я сам так думал, когда газифицировал свой первый автомобиль. Я тогда вообще ничего не знал о ГБО, и доверил машинку установщикам довольно немаленькой фирмы. Я заплатил деньги, и попросил все сделать на совесть — что они и пообещали сделать. Реальность разочаровала: автомобиль жрал газ как не в себя, тупил в момент переключения. Никто ничего с этим не мог сделать – все разводили руками и футболили по разным спецам: «проверь зажигание!», «у тебя катализатор забит», «обманывают на заправках, а расход нормальный» и т.д.
Короче говоря, я на всех мастеров решил забить и сам стал разбираться. Понемногу стало приходить понимание многих вещей. Вот тогда-то я и стал потихоньку заниматься «мифологией», а именно – анализировал потихоньку доступную информацию на предмет истинности. Результат меня все больше и больше огорчал – я постепенно стал понимать, что 99% установщиков не имеют и 10 классов образования, умеют только повторять схему монтажа и жать кнопку «автокалибровка». Ни о каком глубоком понимании сути работы с их стороны речи вообще не идет. Но машинки на установку приезжают-уезжают, денежку их хозяева платят – красота! Зачем загоняться насчет всяких нюансов насчет скорости/температуры горения газа, вариаторов/прошивок и прочей ерунды? Им же не за это деньги платят!
На данный момент я имею знания и квалификацию круче чем у 99% мастеров-установщиков ГБО, которая позволила мне в 3,5 дня с нуля установить ГБО на мою теперешнюю машинку. Я учел как можно больше факторов – и удобство последующего ремонта-обслуживания, и устойчивость к заправке дерьмовым газом, и защиту от даже малейшего провала мощности в момент исчерпания газа и перехода на бензин. Удобство заправки, в конце концов. Заправочное устройство, например, расположено в лючке так, что он закрывается при закрученном переходнике, тогда как профессиональные установщики в один голос заявляли, что на моем автомобиле такого сделать невозможно. Но вот результат:

Сегодня у меня все. Как видите, я касался только тех заблуждений в сфере ГБО, которые касаются только технической части. Я специально оставил в стороне вопросы рентабельности установки ГБО, безопасности эксплуатации газированных автомобилей, вопроса престижа (точнее, антипрестижа) владения авто с ГБО и т.д.
На всякий случай подчеркну еще раз – я не профессиональный установщик ГБО. То есть, я не зарабатываю себе этим на жизнь. Пост не является рекламой, антирекламой и т.д. – я просто хочу бороться с ложными убеждениями.
Всем добра!

Взято отсюда
www.yaplakal.com/forum11/topic1296744.html

www.drive2.ru



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 обращаться по телефону: +7(4852)33-36-45

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

www.ytk76.ru

ООО Авиагамма. Температуру выхлопных газов — под контроль!

Любой отказ любого двигателя любого транспортного средства вызывает массу острых ощущений, потому что он происходит (в большинстве случаев) в тот самый момент, когда Вы требуете от него максимальной отдачи: взлет, набор высоты, уход на второй круг… Можно подумать, что если в момент обгона (это уже про автомобили) двигатель чихнет с провалом мощности, то все будут в диком восторге…

Так что же лучше? Одеть розовые очки — «да то ж иномарка, чё ей будет…» или, прочитав «Руководство по эксплуатации» от «А» до «Я», быть готовым к внезапному отказу? Мое мнение, что второй вариант предпочтительнее, а лучший вариант — предотвратить отказ….. А что для этого надо? — Грамотная эксплуатация при своевременном обслуживании вместе с контролем и диагностикой.

Отказы кривошипного механизма и цилиндро-поршневой группы наиболее опасны из-за «внезапности» и тяжести последствий. Основная масса таких отказов связана с нарушениями процесса сгорания. Возникает необходимость контроля и понимания данного процесса.

I. Нормальное сгорание топливовоздушной смеси

Топливо-воздушная смесь сжимается во время хода поршня вверх и в определенный момент, называемый «моментом зажигания», воспламеняется электрической искрой. Существует также термин «опережение зажигания» — величина, измеряемая в градусах поворота коленвала (ПКВ) или в миллиметрах движения поршня и показывающая опережение момента зажигания времени достижения поршнем верхней мертвой точки (ВМТ).

На рис.1 представлена индикаторная диаграмма — зависимость давления в камере сгорания от угла ПКВ, дающая наглядное представление процесса сгорания.

Процесс сгорания начинается в конце такта сжатия, когда поршень, сжимая топливо-воздушную смесь, приближается к ВМТ. В момент зажигания (А) искровой разряд вызывает мгновенный (около 10-5с или одной сотой доли микросекунды) разогрев смеси до температуры более 1000°С в очень малом объеме между электродами свечи, приводящий к термическому разложению, ионизации молекул топлива и кислорода и воспламенению смеси. Возникает очаг горения, насыщенный продуктами сгорания, и поверхность раздела между ним и несгоревшей смесью (фронт пламени). Если объем очага достаточен для прогрева и воспламенения соприкасающихся с ним слоев смеси (это зависит, в основном, от мощности искрового разряда, температуры и давления смеси в конце такта сжатия), то процесс сгорания начинает распространяться по объему камеры сгорания от свечи в сторону еще не сгоревшей смеси со скоростью менее 1 м/с. Турбулентные потоки, возникающие при наполнении и сжатии смеси, искривляют и разрушают четкие границы фронта пламени: объемы горящих компонентов внедряются в негорящую смесь. Площадь поверхности фронта резко возрастает, а вместе с ней повышается и скорость распространения фронта — до 50-80 м/с.(точка (В) на индикаторной диаграмме).

Ускоряющееся движение фронта вызывает все более быстрое воспламенение и сгорание новых порций смеси. В результате температура и давление в камере сгорания резко увеличиваются. Точка С, соответствующая максимуму давления (5…6 МПа), примерно совпадает с моментом достижения фронтом пламени стенок цилиндра. Уменьшение количества смеси и теплоотвод от газов в стенки цилиндра приводят к падению скорости сгорания. Температура продуктов сгорания, достигнув максимума (более 2000°С) несколько позже, чем давление, начинает падать вместе с началом движения поршня вниз. Процесс сгорания, занявший З0 — 400 ПКВ, закончился. Начинается процесс расширения — такт рабочего хода.

Нормальный процесс сгорания характеризуется следующими параметрами:

  • скорость распространения пламени — 50-80 м/с.
  • величина и момент максимального давления — 5-6 МПа, 12…150 после ВМТ
  • величина и момент максимальной температуры — 2100-2300°С, 25…300 после ВМТ.

На указанные параметры существенное влияние оказывают многие факторы:

  1. Конструкция и размеры камеры сгорания;
  2. Степень сжатия;
  3. Количество остаточных газов;
  4. Опережение зажигания;
  5. Мощность искры;
  6. Скорость вращения коленвала;
  7. Температура стенок камеры сгорания;
  8. Температура топливовоздушной смеси;
  9. Давление топливовоздушной смеси;
  10. Качество топливовоздушной смеси;
  11. Свойства топлива;
  12. Состояние двигателя.

Только часть из этих параметров эксплуатант может контролировать и еще меньшую часть обязан контролировать. При выполнении требований по установке, эксплуатации и обслуживания двигателя все параметры будут в норме, и производитель гарантирует нормальный процесс сгорания, т.е. нормальную работу двигателя.

Это в идеале, а в реальных условиях эксплуатации получить аномальный процесс сгорания не сложно, учитывая особенности национального воздухоплавания и бензиноварения.

Возникает необходимость контролировать сам процесс сгорания. Самый доступный способ — контроль температур: головки цилиндра (ТГЦ) и выхлопных газов (ТВГ).

ТГЦ — комплексный параметр. На величину ТГЦ оказывает влияние температура сгорания и эффективность система охлаждения. Инерционность параметра зависит от теплопроводности материала головки.

ТВГ — параметр, косвенно характеризующий процесс сгорания топлива. Измерение практически безинерционно. Существенным недостатком данного параметра является неоднозначность и сложность анализа. Для полноценного использования указателя ТВГ как оперативного и диагностического средства контроля необходимо, как минимум, знать нормальные значения ТВГ и влияние на них различных изменений в условиях эксплуатации и отклонений в процессе сгорания. На рис 2. Представлен типовой график зависимости ТВГ от частоты вращения коленвала.

II. Нарушения процесса сгорания

Наиболее распространенные причины нарушения процесса сгорания:

  1. Неисправность топливной системы
  2. Неисправность системы зажигания
  3. Выстрелы (хлопки)
  4. Калильное зажигание
  5. Дизелинг
  6. Детонационное сгорание
  7. Бензин с низким октановым числом или фальсифицированный бензин

1. Неисправность топливной системы

Под данной неисправностью подразумевается любое нарушение или отказ, вызывающие обеднение или обогащение топливо-воздушной смеси.

Количество воздуха (или кислорода), необходимое и достаточное для полного окисления топлива (в СО2 и Н2О), называется теоретически необходимым количеством воздуха (или кислорода). В среднем для сгорания 1 кг топлива необходимо 14,8 кг воздуха. В действительности эта величина сильно зависит от состава бензина (способа получения) и может колебаться от 13,8 до 15,2.

Количество воздуха, при котором происходит сгорание топлива, может отличаться от теоретически необходимого. В этом случае сгорание происходит с избытком или недостатком воздуха. Для оценки соотношения между топливом и воздухом используется коэффициент избытка воздуха альфа - отношение количества располагаемого для сгорания воздуха к теоретически необходимому.

При альфа  1,0 (избыток воздуха) смесь называется бедной. Многоцилиндровый двигатель может устойчиво работать в диапазоне альфа от 0,5 до 1,15.

Влияние коэффициента избытка воздуха на процесс сгорания и тепловое состояние двигателя даны на рис. 3 и 4.

У карбюраторных авиационных двигателей коэффициент избытка воздуха заключен в пределах 0,70…1,10. Чаще всего двигатели работают на богатой смеси с недостатком воздуха. Объясняется это тем, что двигатель развивает наибольшую мощность при богатой смеси 0,85…0,90. На взлетном режиме смесь обогащается до 0,75…0,80 для снижения рабочих температур головок цилиндров и выпускных клапанов. С уменьшением нагрузки (дросселированием) тепловое состояние двигателя становится менее напряженным, что дает возможность перейти на более бедные смеси. Работа на бедной смеси (1,05…1,10) сопровождается падением мощности (на 4…6%) и увеличением экономичности (на 10…15%) по сравнению с работой на составе смеси, соответствующей максимальной мощности двигателя. У многоцилиндровых двигателей, обычно страдающих неравномерностью распределения топлива по цилиндрам, приходится устанавливать состав смеси по наиболее бедно работающим цилиндрам. В этом случае редко удается обеспечить устойчивую работу при значениях альфа > 1,05 (для всего двигателя). Работа на бедных смесях возможна только при дросселировании, при мощностях порядка 0,6…0,9 номинальной мощности. На режиме малого газа смесь необходимо обогатить до 0,65…0,70 для обеспечения устойчивой работы и улучшения приемистости. Для надежного запуска холодного двигателя требуется еще большее обогащение смеси до 0,45…0,55.

Оптимальный состав топливо-воздушной смеси на всех режимах работы двигателя должен обеспечивать карбюратор. Шесть систем карбюратора:

  • поплавковая камера,
  • пусковая система,
  • система холостого хода,
  • промежуточная система,
  • система частичной нагрузки,
  • система полной нагрузки

отвечают за приготовление топливовоздушной смеси на различных режимах работы двигателя (рис. 5).

Учитывая характеристику карбюратора можно сделать следующие выводы:

  1. Небольшое обогащение топливо-воздушной смеси сопровождается уменьшением температуры головки цилиндра и выхлопных газов.
  2. Небольшое обеднение топливо-воздушной смеси сопровождается значительным ростом температуры головки цилиндра и выхлопных газов. Наиболее опасно обеднение смеси на режимах 4500…5000 об/мин и 6000…6800 об/мин.
  3. Сильное обеднение или обогащение смеси вызывает значительное падение температуры головки цилиндра и выхлопных газов. Т.к. падает скорость сгорания, максимум давления достигается в более поздний момент, что вызывает жесткую работу двигателя.
  4. Сильное обеднение смеси (уменьшение подачи топлива) вызывает снижение мощности, происходит самопроизвольное падение оборотов, как правило до 4500 об/мин (наименьший удельный расход топлива).
  5. Сильное обеднение или обогащение смеси в одном из цилиндров сопровождается повышенными вибрациями, падением температур данного цилиндра, пропусками зажигания и полным отключением цилиндра.

Основные причины обогащения смеси:

  • загрязнения воздушного фильтра,
  • нарушение регулировки карбюратора (одной или нескольких систем),
  • повышенное давление топлива,
  • «тяжелый» воздушный винт.

Основные причины обеднения смеси:

  • подсос воздуха в топливную систему или впускной патрубок,
  • нарушение регулировки карбюратора (одной или нескольких систем),
  • снижение производительности насоса,
  • засорение элементов топливной системы,
  • неправильная установка крейсерского режима (при движении РУД от высоких оборотов к низким) (Рис. 6).
  • «легкий» воздушный винт.

2. Неисправность системы зажигания

Наиболее распространенная неисправность системы зажигания — пропуски воспламенения. Учитывая зависимость высоковольтного напряжения от оборотов и напряжения пробоя от зазора между электродами (рис. 7), основными причинами этого может быть:

  • увеличенный зазор между электродами.
  • утечка высоковольтного тока (пробои ВВ части системы зажигания, отложения и нагар на свечах, повреждения изолятора).
  • недостаточное напряжение (отказ генератора, датчика, электронного блока).

Т.к. каждую камеру сгорания обслуживают две независимые свечи, то кратковременные пропуски зажигания одной из свечей незаметны ни на слух, ни по ТВГ. Длительные пропуски или отказ одного контура вызывают падение ТВГ, снижение мощности, т.к. сгорание происходит не полностью. На некоторых режимах из-за неполноты сгорания топлива создаются условия, при которых в следующем цикле воспламенение невозможно. В работе двигателя возникают перебои (вздрагивания).

Опережение зажигания в процессе эксплуатации не меняется и не требует регулировок. Но если регулировка выполнялась, то возможна ошибка в ту или иную сторону.

На рис. 8 показано изменение индикаторной диаграммы при отклонении опережения зажигания.

На рис.9 дана зависимость мощности и температуры двигателя от угла установки зажигания.

  1. Раннее зажигание вызывает повышение температуры двигателя из-за увеличения времени и поверхности соприкосновения горячих газов со стенками камеры сгорания. По этой же причине происходит снижение ТВГ. При раннем зажигании двигатель работает жестко со звонким стуком. Чрезмерно раннее зажигание приводит к падению мощности и может вызвать калильное зажигание и/или детонацию.
  2. Позднее зажигание вызывает понижение температуры двигателя, повышение ТВГ, снижение мощности. При позднем зажигании двигатель работает жестко с глухим стуком.

3. Выстрелы (хлопки)

Выстрелы во впускной системе обычно появляются именно тогда, когда топливо-воздушная смесь горит слишком медленно и/или поздно воспламенилась. При этом смесь способна продолжать гореть даже на такте выпуска. А поскольку в любом двигателе существует перекрытие клапанов (продувка), продукты сгорания получают возможность поджечь свежую смесь, начавшую поступать в цилиндр. Тогда быстрое распространение пламени из цилиндра во впускные каналы создает характерный «хлопок» — своеобразный взрыв на впуске.

Выстрелы в глушителе связаны с накоплением в нем несгоревшей топливо-воздушной смеси. При работе двигателя с пропусками воспламенения в отдельных цилиндрах и/или неполным сгоранием горючая смесь скапливается и способна воспламениться с характерным «выстрелом», к примеру, при резком открытии дроссельной заслонки. Выстрелы в глушителе происходят и при недостаточном охлаждении двигателя на режиме малого газа перед выключением. После выключения зажигания коленвал совершает несколько оборотов, и топливо-воздушная смесь попадает в глушитель. Если температура глушителя достаточна для самовоспламенения смеси (415…425°С), то происходит взрыв.

4. Калильное зажигание

Калильное зажигание — это преждевременное самовоспламенение топливо-воздушной смеси от раскаленного вещества, например нагара, образовавшегося в камере сгорания, или от перегретых (более 700…800°С) деталей — свечей зажигания, головки, выпускных клапанов и др. Калильное зажигание нарушает процесс нормального сгорания бензина, имеет непосредственную связь с развитием или возникновением детонации. Сгорание при калильном зажигании по своей физической сущности похоже на нормальное сгорание, но начинается раньше, на большей площади и идет быстрее. Преждевременное воспламенение — саморазвивающийся процесс, поэтому момент самовоспламенения наступает все раньше и раньше. Сильно возрастает давление и температура в камере сгорания, максимумы которых могут достигнуть еще до прихода поршня в ВМТ (рис. 10). Все это вызывает рост нагрузок на детали цилиндро-поршневой группы и коленвала, увеличение шумности работы двигателя, в том числе стуки глухого тона, которые довольно сложно выделить из ряда звуков мотора. Но главное — калильное зажигание приводит к значительному росту тепловых нагрузок на поверхности, образующие камеру сгорания. Как правило, происходит оплавление и/или прогар поршня и оплавление электродов свечи зажигания. При калильном зажигании повышается температура двигателя и падает ТВГ.

Наиболее вероятные причины возникновения калильного зажигания:

  • применение более горячих свечей,
  • детонация,
  • большое количество нагара,
  • перегрев двигателя,
  • некачественный бензин,
  • сильное дросселирование (несоответствие оборотов двигателя положению РУД — легкий винт и ВИШ в том числе; пикирование) вызывает повышение температуры головки (из-за большого количества остаточных газов) и температуры выхлопных газов (из-за уменьшения скорости сгорания). При этом режиме происходит небольшое обеднение смеси, что дополнительно увеличивает рост температур и повышает вероятность возникновения детонации.

5. Дизелинг

Дизелинг — самопроизвольная работа двигателя после выключения зажигания. Многие это явление ошибочно называют калильным зажиганием или детонацией.

При выключении зажигания частота вращения коленвала падает (*) и увеличивается время цикла сжатия, т.е. время контакта топливовоздушной смеси с горячими деталями. Этого времени достаточно для самовоспламенения. Происходит самовоспламенение смеси, совершается рабочий ход, увеличивается частота вращения коленвала, время цикла сжатия уменьшается. Самовоспламенение становиться невозможным, частота вращения коленвала падает…(повторите чтение абзаца с места, обозначенного (*))…

Дизелинг редко встречается на авиационных двигателях и однозначно указывает на низкое качество бензина, перегрев двигателя и большое количество нагара. Более часто встречается подобная по внешним признакам работа двигателя при обрыве (нарушении контакта) одного из проводов выключения зажигания.

6. Детонационное сгорание

Детонационное сгорание — аномальный процесс сгорания, при котором наиболее удаленная часть топливо-воздушной смеси объемно самовоспламеняется с образованием ударных волн.

После воспламенения рабочей смеси от искры фронт пламени распространяется по камере сгорания. Давление и температуры в этой части заряда повышаются до 5…6 МПа и 2000…2300°С. Наиболее удаленная от фронта пламени часть смеси нагревается в результате поджатия до температуры, превышающей температуру самовоспламенения. Но при нормальном сгорании самовоспламенение не происходит, т.к. не хватает времени для его развития. Но если создать условия (факторы, влияющие на появление детонации, указаны ниже), то самовоспламенение произойдет с взрывным характером: давление в зоне резко увеличивается до 16 МПа, температура — до 3000…4000°С. Скорость распространения взрывной волны в десятки раз превышает скорость распространения пламени при нормальном сгорании и составляет 1500…2000 м/с.

Интенсивность детонации зависит от того, какая часть циклового заряда топлива перейдет во взрывное сгорание, что определяется главным образом химическим строением углеводородов топлива, температурой и давлением газов. Если нормально сгорает 93…95 % рабочей смеси, а детонирует 5…7 %, то наблюдается слабая детонация. Если же со взрывом сгорает 20…25 % циклового заряда, то возникает очень сильная детонация, часто приводящая к аварии. На рис. 11 дана индикаторная диаграмма двигателя работающего с сильной детонацией

.

Детонационные волны многократно ударяются и отражаются от стенок камеры сгорания, вызывая характерный металлический стук, разрушая пристеночный слой газов с пониженной температурой и масляную пленку на стенках цилиндра.

Все это способствует повышению теплоотдачи в стенки цилиндра, камеры сгорания, тарелки клапанов, днище поршня, вызывая их перегрев и оплавление; повышенный износ верхней части цилиндра, поломка поршней (межкольцевые перемычки, юбки) и колец, разрушение подшипников. При работе с детонацией происходит отслоение частиц нагара от стенок камеры сгорания и днища поршня. Типичное разрушение поршня при детонации: верхнее кольцо срезает перемычку, ломает второе кольцо и перемычку под ним, заклинивая маслосъемное кольцо.

Увеличение теплоотдачи в стенки камеры сгорания, а также неполнота сгорания топлива вызывают резкое увеличение ТГЦ и падение ТВГ.

«Вы увидели темный (черный) выхлоп с зеленоватым оттенком??? Так то была детонация………… Почему „была“? Да потому, что вовремя Вы ее не заметили и теперь алюминий от разрушающегося поршня вылетает через выхлопную трубу. Довести двигатель до состояния столь сильной детонации, к счастью, дано не каждому.» — конец цитаты.

Детонация как химическое явление.

Основная причина возникновения детонации — образование и накопление в рабочей смеси активных перекисей (кислородсодержащих веществ), которые разлагаются в последней фазе сгорания, выделяют избыточную энергию и вызывают взрывное сгорание топлива. Пероксиды (R — О — О — R) и гидроперекиси (R — О — О -Н) — это первичные продукты окисления углеводородов топлива. Они образуются при прямом присоединении молекулы кислорода к углеводородам. Если присоединение молекулы происходит по С — С связи, получается перекись, а если по С — Н связи, то гидроперекись. При дальнейшем окислении накапливаются альдегиды, органические кислоты, спирты и другие соединения Конечными продуктами являются углекислый газ и вода.

Процессы окисления носят цепной характер. Согласно теории цепных реакций, вместе с образованием конечных продуктов окисления восстанавливаются нестойкие активные соединения, которые вновь разлагаются, выделяют теплоту и становятся новыми очагами реакций окисления. В результате непрерывно повторяющихся реакций появляются цепи с большим числом активных центров, вызывающих самоускорение реакции.

В двигателе окисление топлива кислородом воздуха начинается в процессе наполнения и сжатия горючей смеси. Чем выше степень сжатия, тем больше давление и температура цикла, интенсивнее протекают процессы окисления. Эти процессы еще более энергично продолжаются после воспламенения топлива, особенно в тех порциях рабочей смеси, которые сгорают последними: здесь количество продуктов окисления максимально. Когда концентрация нестойких соединений достигает критического значения для данного вида топлива, происходит взрывное сгорание оставшейся части несгоревшей рабочей смеси.

Очевидно, что из многочисленных факторов, препятствующих детонационному сгоранию, наиболее важным является правильный подбор химического состава бензина для данного типа двигателя. Если бензин обладает малой детонационной стойкостью, то в нем накапливается много перекисных соединений, способных выделять атомарный кислород и вызывать детонацию. У бензинов с высокой детонационной стойкостью концентрация продуктов окисления недостаточна для возникновения детонации. Более того, скорость воспламенения и сгорания высокооктановых бензинов ниже, чем низкооктановых.

Кроме химического состава топлива и конструктивных особенностей двигателя (степень сжатия, форма камеры сгорания, турбулизация заряда, количество и расположение свечей) на возникновение детонации некоторое влияние оказывают и условия эксплуатации:

  1. Состав топливо-воздушной смеси. Наибльшая детонация наблюдается при коэффициенте избытка воздуха близком к 0,9. Обогащение смеси (альфа  0,9) снижает вероятность детонации из-за недостаточного количества кислорода для образования перекисей и снижения температур сгорания и камеры сгорания.
  2. Распространенным приемом снижения детонации является уменьшение угла опережения зажигания. При этом снижается максимальное давление и скорость нарастания давления, т.е. происходит меньшее поджатие смеси, находящейся перед фронтом пламени.
  3. Все факторы повышающие температуру и давление в цилиндре увеличивают склонность к детонации и наоборот. Типовые случаи:
  • В карбюраторы подается горячий воздух из под капота в летнее время!!!! 
  • Перегрев двигателя из-за недостаточной эффективности системы охлаждения.
  • Нагар на деталях камеры сгорания ухудшает теплоотвод от них и увеличивает степень сжатия. Нагар, как катализатор, ускоряет процесс окисления.
  • Влажный воздух снижает вероятность детонации, т.к. часть тепла затрачивается на испарение воды, а также вследствие некоторого антидетонационного эффекта водяных паров.
  • Октановое число легких фракций бензина меньше, чем у средних и тяжелых. При резкой приемистости тяжелые фракции поступают в цилиндр с некоторой задержкой, что приводит к появлению детонации. То же касается антидетонационных присадок.
  • Уменьшение нагрузки. Дросселирование связано с увеличением остаточных газов в цилиндре из-за ухудшения продувки, что вызывает уменьшение давления, температуры и скорости сгорания. В результате снижается склонность к детонации.
  • Сильное дросселирование (несоответствие оборотов двигателя положению РУД — легкий винт и ВИШ в том числе; пикирование) вызывает повышение температуры головки (из-за большого количества остаточных газов) и температуры выхлопных газов (из-за уменьшения скорости сгорания). При этом режиме происходит небольшое обеднение смеси, что дополнительно увеличивает рост температур и повышает вероятность возникновения детонации.
  • 7. Бензин с низким октановым числом или фальсифицированный бензин

    Рабочим телом карбюраторного двигателя внутреннего сгорания с принудительным искровым зажиганием является топливо-воздушная смесь, приготовляемая в карбюраторе из топлива и воздуха в заданном соотношении.

    При снижении октанового числа скорость сгорания топливо-воздушной смеси увеличивается, что вызывает повышение температуры двигателя и снижение температуры выхлопных газов (рис. 12).

    Работа двигателя на некачественном (фальсифицированном) или низкооктановом бензине сопровождается ростом температуры двигателя. Температура выхлопных газов, как правило, ниже нормальной, но может быть и выше, в зависимости от базовых компонентов бензина и присадок (добавок) использованных для повышения детонационной стойкости бензина (снижения скорости сгорания топливовоздушной смеси).

    III. Выводы, литература

    1. Процесс сгорания, а значит, и температура выхлопа зависят от многих факторов, начиная от температуры окружающего воздуха и заканчивая объемом поглощенной пищи летчиком и/или пассажиром, но не так значительно, чтобы вызвать отказ двигателя.
    2. Резкое изменение температуры выхлопа (отклонение от привычных значений) в полете возможно из-за неправильного выбора режима или отказа топливной системы.
    3. Резкое изменение температуры выхлопа (отклонение от привычных значений) после обслуживания двигателя связано, как правило, с тем действием, которое выполнил техник — регулировка карбюратора, снятие-установка агрегата топливной системы, заправка бензином.
    4. Наиболее опасные аномалии — детонация и/или калильное зажигание не возникают сразу в обоих цилиндрах, поэтому не допускайте эксплуатацию двигателя с большой разницей температур выхлопа.
    5. Опасна не только высокая температура выхлопных газов, но и низкая.

    Процессы сжатия, сгорания и расширения в двухтактных и четырехтактных двигателях не имеют принципиальных отличий, поэтому данный материал применим для обоих типов двигателей.

    Литература:

    1. Пай Д. Р. Двигатели внутреннего сгорания. М., 1940.
    2. Теория авиационного двигателя/Под редакцией Е. П. Бугрова. М., 1940.
    3. Итинская Н. И. Топливо, масла и технические жидкости. М. 1989.
    4. Двигатели внутреннего сгорания/Под редакцией В. Н. Луканина. М., 1995

    Дмитрий Петров
    Технический директор ООО «Авиагамма»

    www.aviagamma.ru

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *