Температура горения бензина: Температура кипения, горения и вспышки бензина

Содержание

Температура — горение — топливо

Химическая стабильность

Рассматривая химические качества бензина, нужно делать основной акцент на то, как долго состав углеводородов будет неизменным, так как при долгом складировании более легкие компоненты исчезают, и эксплуатационные качества сильно снижаются.

В частности, остро проблема стоит тогда, если из бензина с минимальным октановым числом получилось горючее более высокой марки (АИ 95) методом добавления в его состав пропан или метана. Их антидетонационные качества выше, чем у изооктана, но и рассеиваются они моментально.

По ГОСТу химический состав топлива любой марки должен быть неизменным в течение 5 лет при соблюдении правил складирования. Но на деле часто даже только что приобретенное топливо уже имеет октановое число ниже заданного.

Виноваты в этом недобросовестные продавцы, которые добавляют сжиженный газ в емкости с горючим, время хранения которого истекло, и содержание не отвечает требованиям ГОСТа. Обычно к одному и тому же топливу добавляют различное число газа для получения октанового числа, равного 92 или 95. Подтверждением таких хитростей является резкий запах газа на АЗС.

Скорость — сгорание — топливо

Скорость сгорания топлива сильно возрастает, если горючая смесь находится в интенсивно вихревом ( турбулентном) движении. Соответственно интенсивность турбулентного теплообмена может быть значительно выше, чем при молекулярной диффузии.

Скорость сгорания топлива зависит от целого ряда причин, рассматриваемых ниже в данной главе и, в частности, — от качества перемешивания топлива с воздухом. Скорость сгорания топлива определяется количеством его, сжигаемым в единицу времени.

Скорость сгорания топлива и, следовательно, мощность тепловыделения определяются величиной поверхности горения. Угольная пыль с максимальным размером частиц 300 — 500 мкм имеет в десятки тысяч раз большую поверхность горения, чем крупное сортированное топливо цепных решеток.

Скорость сгорания топлива зависит от температуры и давления в камере сгорания, возрастая при их повышении. Поэтому после воспламенения скорость сгорания повышается и в конце камеры сгорания становится очень большой.

На скорость сгорания топлива влияет также число оборотов двигателя. С увеличением числа оборотов продолжительность фазы сокращается.

Турбулентность потока газов резко повышает скорость сгорания топлива вследствие увеличения площади поверхности горения и скорости распространения фронта пламени при повышении скорости переноса тепла.

При работе на обедненной смеси скорость сгорания топлива замедляется. Поэтому количество тепла, отдаваемое газами деталям, увеличивается, и двигатель перегревается. Признаками переобедненной смеси являются вспышки в карбюраторе и впускном трубопроводе.

Турбулентность потока газов резко повышает скорость сгорания топлива вследствие увеличения площади поверхности горения и скорости распространения фронта пламени за счет повышения скорости переноса тепла.

Максимальным цетановым числом, характеризующим скорость сгорания топлива в двигателе, обладают нормальные алканы.

Состав рабочей смеси сильно влияет на скорость сгорания топлива в двигателе. Эти условия имеют место при коэфф.

Влияние качества развития процесса сгорания определяется скоростью сгорания топлива в основной фазе. При сгорании большою количества топлива в этой фазе значения pz и Tz возрастают, уменьшается доля догорающего топлива в процессе расширения и пока-затель политропы nz становится больше. Такое развитие процесса является наиболее благоприятным, так как достигается наилучшее теплоиспользование.

В рабочем процессе двигателя очень важна величина скорости сгорания топлива. Под скоростью сгорания понимается количество ( масса) топлива, реагирующее ( сгорающее) в единицу времени.

Ряд общих явлений указывает на то, что скорость сгорания топлива в двигателях имеет вполне закономерный, а не случайный характер. На это указывает воспроизводимость в цилиндре двигателя более или менее однозначных циклов, чем, собственно, и обусловливается устойчивая работа двигателей. В этих же двигателях затяжной характер горения наблюдается всегда при бедных смесях. Жесткая работа двигателя, возникающая при большой скорости реакций сгорания, наблюдается, как правило, в бескомпрессорных дизелях, а мягкая работа — в двигателях с воспламенением от электрической искры. Это указывает на то, что принципиально отличные смесеобразование и воспламенение вызывают закономерное изменение скорости горения. С увеличением числа оборотов двигателя продолжительность горения во времени уменьшается, а по углу поворота коленчатого вала увеличивается. Кинетические кривые хода выгорания в двигателях сходны по своему характеру с кинетическими кривыми ряда химических реакций, не имеющих прямого отношения к двигателям и протекающих в иных условиях.

Опыты указывают на зависимость интенсивности лучистого теплообмена и от скорости сгорания топлива. При быстром сгорании в корне факела развиваются более высокие температуры и интенсифицируется теплоотдача. Неоднородность температурного поля, наряду с различными концентрациями излучающих частиц, приводит к неоднородности степени черноты пламени. Все отмеченное создает большие трудности для аналитического определения температуры излучателя и степени черноты топки.

При ламинарном пламени ( см. подробнее § 3) скорость сгорания топлива постоянна и Q 0; процесс сгорания бесшумен. Однако, если зона горения турбулентна, а именно этот случай и рассматривается, то если даже расход топлива в среднем постоянен, локальная скорость горения меняется во времени и для малого элемента объема Q.Q. Турбулентность непрерывно возмущает пламя; в каждый данный момент горение ограничено этим пламенем или серией пламен, занимающих случайное положение в зоне горения.

Кипение — бензин

Кипение бензина начинается при сравнительно низкой температуре и протекает очень интенсивно.

Конец кипения бензина не указан.

Начало кипения бензина — ниже 40 С, конец — 180 С, температура начала кристаллизации не выше — 60 С. Кислотность бензина не превышает 1 мг / 100 мл.

Температура конца кипения бензина по ГОСТ составляет 185 С, а фактическая — 180 С.

Температура конца кипения бензина — это температура, при которой стандартная ( 100 мл) порция испытуемого бензина полностью перегоняется ( выкипает) из стеклянной колбы, в которой она находилась, в приемник-холодильник.

Схема стабилизационной установки.

Конечная точка кипения бензина не должна превышать 200 — 225 С. Для авиационных бензинов конечная температура кипения лежит значительно ниже, доходя в некоторых случаях до 120 С.

МПа температура кипения бензина равна 338 К, его средняя молярная масса 120 кг / кмоль, а теплота парообразования г ь 252 кДж / кг.

Температура начала кипения бензина, например 40 для авиабензинов говорит о наличии легких, низкокипящих фракций, но не указывает их содержания. Температура выкипания первой 10 % — ной фракции, или пусковой, характеризует пусковые свойства бензина, его испаряемость, а также склонность к образованию газовых пробок в системе подачи бензина. Чем ниже температура выкипания 10 % — ной фракции, тем легче запустить двигатель, но и тем больше возможность образования газовых пробок, которые могут вызвать перебои в подаче топлива и даже остановку двигателя. Слишком высокая температура выкипания пусковой фракции затрудняет запуск двигателя при низких температурах окружающей среды, что приводит к потерям бензина.

Влияние температуры конца кипения бензина на его расход при эксплуатации автомобиля.| Влияние температуры перегонки 90 % бензина на октановое число-бензинов различного происхождения.

Снижение конца кипения бензинов риформинга ведет к ухудшению их детонационной стойкости. Для решения этого вопроса необходимы исследовательские работы и экономические расчеты. Следует отметить, что в зарубежной практике целого ряда стран в настоящее время вырабатываются и применяются автомобильные бензины с температурой конца кипения 215 — 220 С.

Влияние температуры конца кипения бензина на его расход при эксплуатации автомобиля.| Влияние температуры перегонки 90 % бензина на октановое число бензинов различного происхождения.

Если температура конца кипения бензина высока, то содержащиеся в нем тяжелые фракции могут не испариться, а, следовательно, и не сгореть в двигателе, что приведет к повышенному расходу топлива.

Понижение температуры конца кипения бензинов прямой перегонки ведет к повышению их детонационной стойкости. С низкооктановых бензинов прямой перегонки имеют октановые числа соответственно 75 и 68 и применяются в качестве компонентов автомобильных бензинов.

Горение — бензин

Горение бензина, керосина и других жидких углеводородов происходит в газовой фазе. Горение может происходить только тогда, когда концентрация пара горючего в воздухе находится в известных пределах, индивидуальных для каждого вещества. Если пары горючего будут содержаться в воздухе IB малом количестве, то горение не возникнет, так же как и в том случае, когда паров горючего будет слишком много, а ислорода — недостаточно.

Изменение температуры на поверхности керосина во1 время тушения его пенами.| Распределение температуры в керосине перед началом тушения ( а и в конце.

При горении бензина, как известно, образуется го-мотермический слой, толщина которого увеличивается со временем.

При горении бензина образуется вода и двуокись углерода. Может ли служить это достаточным подтверждением того, что бензин не является элементом.

При горении бензина, керосина и других жидкостей в резервуарах особенно хорошо видны дробление газового потока на отдельные объемы и сгорание каждого из них в отдельности.

При горении бензина и нефти в резервуарах большого диаметра характер прогрева существенно отличается от описанного выше. При их горении возникает прогретый слой, толщина которого закономерно растет с течением времени и температура одинакова с температурой на поверхности жидкости. Под ним температура жидкости быстро падает и становится почти одинаковой с начальной температурой. Характер кривых показывает, что бензин при горении разбивается как бы на два слоя — на верхний и нижний.

Например, горение бензина на воздухе называют химическим процессом. В этом случае выделяется энергия, равная приблизительно 1300 ккал на 1 моль бензина.

Анализ продуктов горения бензинов и масел приобретает чрезвычайно важное значение, так как знание индивидуального состава таких продуктов необходимо для исследования процессов горения в моторе и для изучения загрязнения воздуха.

Таким образом, при горении бензина в широких резервуарах на излучение расходуется до 40 % теплоты, выделяющейся в результате горения.

В табл. 76 приводится скорость горения бензина с добавками тетранитро-метана.

Опытами установлено, что на скорость горения бензина с поверхности резервуара значительно влияет его диаметр.

Расстановка сил и средств при тушении пожара на перегоне.

С помощью ГПС-600 пожарные успешно справились с ликвидацией горения бензина, разлившегося вдоль железнодорожного полотна, обеспечив продвижение ствольщиков к месту сцепки цистерн. Разъединив их, обрывком контактного провода прицепили к пожарному автомобилю 2 цистерны с бензином и вытянули их из зоны пожара.

Скорость прогрева нефтей в резервуарах различного диаметра.

Особенно большое увеличение скорости прогрева от ветра замечено при горении бензина. При горении бензина в резервуаре 2 64 м при скорости ветра 1 3 м / сек скорость прогрева была 9 63 мм / мин, а при скорости ветра 10 м / сек скорость прогрева увеличивалась до 17 1 мм / мин.

Температура — горение — топливо

Зависимость критерия В от отношения площади источников тепла к площади иола цеха.

Интенсивность облучения рабочего зависит от температуры горения топлива в печи, размеров загрузочного отверстия, толщины стенок печи у загрузочного отверстия и, наконец, от расстояния, на котором находится рабочий от загрузочного отверстия.

Отношения СО / СО, и Н2 / Н О в продуктах неполного сгорания природного газа в зависимости от коэффициента расхода воздуха а.

Практически достижимой температурой 1Л называется температура горения топлива в реальных условиях. При определении ее значения учитываются тепловые потери в окружающую среду, длительность процесса горения, метод сжигания и другие факторы.

Избыток воздуха резко сказывается на температуре горения топлива. Так, например, действительная температура горения природного газа при 10 % — ном избытке воздуха равна 1868 С, при 20 % — ном избытке-1749 С и при 100 % — ком избытке воздуха снижается до 1167 С. С другой стороны, предварительный подогрев воздуха, идущего на сжигание топлива, повышает температуру его горения. Так, при сжигании природного газа ( 1Макс 2003 С) с воздухом, нагретым до 200 С, температура горения повышается до 2128 С, а при нагревании воздуха до 400 С — до 2257 С.

Общая схема устройства печи.

При подогреве воздуха и газообразного топлива температура горения топлива повышается, а следовательно, повышается и температура рабочего пространства печи. Во многих случаях достижение температур, необходимых для данного технологического процесса, невозможно без высокого подогрева воздуха и газообразного топлива. Так, например, выплавка стали в мартеновских печах, для осуществления которой температура факела ( потока горящих газов) в плавильном пространстве должна составлять 1800 — 2 000 С, была бы невозможна без подогрева воздуха и газа до 1000 — 1 200 С. При отоплении промышленных печей низкокалорийным местным топливом ( влажные дрова, торф, бурый уголь) работа их без подогрева воздуха часто даже невозможна.

Из этой формулы видно, что температуру горения топлива можно повысить, увеличивая ее числитель и уменьшая знаменатель. Зависимость температуры горения различных газов от коэффициента избытка воздуха показана на фиг.

Избыток воздуха также резко сказывается на температуре горения топлива. Так, жаропроизводительность природного газа при избытке воздуха в 10 % — 1868 С, при избытке воздуха в 20 % — 1749 С и при 100 % — ном избытке равна 1167 С.

Если температура горячего спая лимитируется только температурой горения топлива, применение рекуперации дает возможность увеличить температуру Тт за счет повышения температуры продуктов сгорания и таким образом повысить общую эффективность ТЭГ.

Обогащение дутья кислородом приводит к значительному повышению температуры горения топлива. Как показывают данные графика рис. 17, теоретическая температура горения топлива связана с обогащением дутья кислородом зависимостью, которая до содержания кислорода в дутье 40 % практически прямолинейна. При более высоких степенях обогащения начинает оказывать существенное влияние диссоциация продуктов горения, в результате чего кривые зависимости температуры от степени обогащения дутья отклоняются от прямых и асимптотически приближаются к температурам, предельным для данного топлива. Таким образом, рассматриваемая зависимость температуры горения топлива от степени обогащения дутья кислородом имеет две области — область относительно малых обогащений, где имеется линейная зависимость, и область больших обогащений ( свыше 40 %), где нарастание температуры имеет затухающий характер.

Важным теплотехническим показателем работы печи является температура печи, зависящая от температуры горения топлива и характера потребления тепла.

Зола топлива, в зависимости от состава минеральных примесей, при температуре горения топлива может сплавляться в куски шлака. Характеристика золы топлива в зависимости от температуры приведена в табл. НО.

Величина tmaK в табл. IV — З — калориметрическая ( теоретическая) температура горения топлива.

Потери тепла через стенки топок наружу ( в окружающую среду) снижают температуру горения топлива.

Сгорание — бензин

Сгорание бензина с детонацией сопровождается появлением резких металлических стуков, черного дыма на выхлопе, увеличением расхода бензина, снижением мощности двигателя и другими отрицательными явлениями.

Сгорание бензина в двигателе зависит и от коэффициента избытка воздуха. При значениях а 0 9 — j — 1 1 скорость протекания пред-пламенных процессов окисления в рабочей смеси наибольшая. Поэтому при этих значениях а создаются наиболее благоприятные условия для возникновения детонации.

После сгорания бензина общая масса таких загрязнителей значительно увеличивалась вместе с общим перераспределением их количеств. Процентное содержание бензола в конденсате автомобильных выхлопных газов примерно в 1 7 раза превышало его содержание в бензине; содержание толуола было в 3 раза больше, а ксилола — в 30 раз больше. Известно, что при этом образуются кислородные соединения, а также резко возрастает число ионов — характерных для более тяжелых ненасыщенных соединений олефино-вого или циклопарафинового рядов и ацетиленового или диенового рядов, особенно последнего. Вообще говоря, изменения, происходившие в камере Haagen-Smit, напоминали изменения, необходимые для того, чтобы придать составу типичных проб выхлопного газа автомобилей сходство с характерными пробами смога в Лос-Анжелосе.

Теплота сгорания бензина зависит от его химического состава. Поэтому углеводороды, богатые водородом ( например, парафиновые), имеют большую массовую теплоту сгорания.

Продукты сгорания бензина расширяются в ДВС по политропе п1 27 от 30 до 3 ат. Начальная температура газов 2100 С; массовый состав продуктов сгорания 1 кг бензина следующий: СО23 135 кг, Н2 1 305 кг, О20 34 кг, N2 12 61 кг. Определить работу расширения этих газов, если одновременно подается в цилиндр 2 г бензина.

Влияние ТЭС на нагарообразование в двигателе.

При сгорании бензина с ТЭС образуется нагар, содержащий окись свинца.

При сгорании бензинов в поршневых двигателях внутреннего сгорания почти все образующиеся продукты выносятся с отработанными газами. Лишь сравнительно небольшая часть продуктов неполного сгорания топлива и масла, небольшое количество неорганических соединений, образовавшихся из элементов, вносимых с топливом, воздухом и маслом, осаждаются в виде нагара.

При сгорании бензина с тетраэтилсвинцом, по-видимому, образуется окись свинца, которая плавится только при температуре 900 С и может испариться при очень высокой температуре, превышающей среднюю температуру в цилиндре двигателя. Для предотвращения отложения окиси свинца в двигателе в этиловую жидкость вводят специальные вещества — выноси-тели. Выносителями служат галоидопроизводные углеводородов. Обычно это соединения, содержащие бром и хлор, которые тоже сгорают и связывают свинец в новых бромистых и хлористых соединениях.

Влияние ТЭС на нагарообразование в двигателе.

При сгорании бензина с ТЭС образуется нагар, содержащий окись свинца.

При сгорании бензина, содержащего чистый ТЭС, в моторе отлагается налет свинцовых соединений. Состав этиловой жидкости марки Р-9 ( по весу): тетраэтилсвинца 54 0 %, бромэтана 33 0 %, монохлорнафталина 6 8 0 5 %, наполнителя — авиационного — бензина — до 100 %; красителя темно-красного 1 г на 1 кг смеси.

При сгорании бензина, содержащего ТЭС, в двигателе образуется окись свища, имеющая низкую летучесть; так как температура плавления окиси свинца довольно высока ( 888), часть ее ( около 10 %, считая на свинец, введенный с бензином ) отлагается в виде твердого осадка на стенках камеры сгорания, свечах и клапанах, что приводит к быстрому выходу двигателя из строя.

При сгорании бензина в двигателе автомобиля также образуются меньшие молекулы и происходит распределение выделяемой энергии в большем объеме.

Раскаленные от сгорания бензина газы обтекают теплообменник 8 ( внутри со стороны камеры сгорания и далее, через окна 5 снаружи, проходя по камере отработавших газов 6) и нагревают воздух в канале теплообменника. Далее горячие отработавшие газы по выпускной трубе 7 подаются под поддон картера двигателя и подогревают двигатель снаружи, а горячий воздух из теплообменника подается через сапун в картер двигателя и подогревает двигатель изнутри. Через 1 5 — 2 мин после начала подогрева свеча накаливания выключается и горение в подогревателе продолжается без ее участия. Спустя 7 — 13 мин с момента получения импульса на пуск двигателя, масло в картере прогревается до температуры 30 С ( при температуре окружающей среды до — 25 С) и начинается подача импульсов пуска агрегата, после осуществления которого подогреватель выключается.

Горение — нефтепродукт

Горение нефтепродуктов в обваловке резервуарного парка ликвидируется немедленной подачей пены.

Горение нефтепродуктов в обваловке резервуарного парка ликвидируется путем немедленной подачи пены.

При горении нефтепродуктов температура кипения их ( см. табл. 69) постепенно повышается в силу происходящей фракционной перегонки, в связи с чем повышается и температура верхнего слоя.

К Схема противопожарного водопровода для охлаждения горящего резервуара через кольцо орошения..

При горении нефтепродукта в резервуаре верхняя часть верхнего пояса резервуара подвергается воздействию пламени. При горении нефтепродукта на более низком уровне высота свободного борта резервуара, соприкасающегося с пламенем, может быть значительной. При таком режиме горения может разрушиться резервуар. Вода из пожарных стволов или из стационарных колец орошения, попадая на наружную часть верхних стенок резервуара, охлаждает их ( рис. 15.1), предотвращая таким образом аварию и растекание нефтепродукта в обвалование, создавая более благоприятные условия для применения воздушно-механической пены.

Интересны результаты изучения горения нефтепродуктов и их смесей.

Температура его при горении нефтепродуктов составляет: бензина 1200 С, керосина тракторного 1100 С, дизельного топлива 1100 С, нефти сырой 1100 С, мазута 1000 С. При горении древесины в штабелях температура турбулентного пламени достигает 1200 — 1300 С.

Особенно большие исследования в области физики горения нефтепродуктов и тушения их были проведены за последние 15 лет в Центральном научно-исследовательском институте противопожарной обороны ( ЦНИИПО), Энергетическом институте АН СССР ( ЭНИН) и ряде других научно-исследовательских и учебных институтов.

Примером отрицательного катализа является подавление процессов горения нефтепродуктов при добавке гало-идированных углеводородов.

Вода способствует вспениванию и образованию эмульсий при горении нефтепродуктов, имеющих температуру вспышки 120 С и выше. Эмульсия, закрывая поверхность жидкости, изолирует ее от кислорода воздуха, а также препятствует выходу паров из нее.

Скорость сгорания сжиженных углеводородных газов в изотермических резервуарах.

Горение сжиженных углеводородных газов в изотермических резервуарах не отличается от горения нефтепродуктов. Скорость сгорания в этом случае может быть вычислена по формуле ( 13) либо определена экспериментально. Особенность горения сжиженных газов в изотермических условиях заключается в том, что температура всей массы жидкости в резервуаре равна температуре кипения при атмосферном давлении. Для водорода, метана, этана, пропана и бутана эти температуры равны соответственно — 252, — 161, — 88, — 42 и 0 5 С.

Схема установки генератора ГВПС-2000 на резервуаре.

Исследования и практика тушения пожаров показали, что для прекращения горения нефтепродукта пена должна полностью покрыть всю его поверхность слоем определенной толщины. Все пены с низкой кратностью малоэффективны при тушении пожаров нефтепродуктов в резервуарах при нижнем уровне взлива. Пена, падая с большой высоты ( 6 — 8 м) на поверхность горючего, окунается и обволакивается пленкой топлива, сгорает или быстро разрушается. Только пены кратностью 70 — 150 можно забрасывать в горящий резервуар навесными струями.

Противопожарные разрывы.

Температура — самовоспламенение

Температура самовоспламенения определяется специальными приборами и составляет для горючих жидкостей 400 — 700 С.

Температура самовоспламенения — минимальная темпера тура, при которой горючее вещество загорается без внешних источников зажигания при соприкосновении с кислородом воздуха.

Температура самовоспламенения характеризует возможность начала пламенного горения вещества при контакте его с кислородом воздуха. Температура самовоспламенения горючей системы обычно относится к горючему веществу, входящему в нее. Она не является постоянной для одного и того же горючего вещества и изменяется в зависимости от его концентрации, давления, размеров, формы и материала сосудов и от других факторов. С увеличением объема и повышением давления смеси температура самовоспламенения снижается. Так, например, у бензина температура самовоспламенения составляет 480 С при абсолютном давлении 0 1 МН / м2 ( 1 кгс / см2) и 310 С при 1 МН / м2 ( 10 кгс / см2), а у керосина соответственно 460 и 250 С.

Температура самовоспламенения — наименьшая температура окружающей среды, при которой в условиях специальных испытаний наблюдается самовоспламенение вещества.

Температура самовоспламенения характеризует способность нефтепродуктов к самовозгоранию в присутствии кислорода воздуха, но без воздействия открытого огня. При атмосферном давлении она составляет для дизельного топлива 300 — 330 С, для керосина 290 — 430 С, для бензина 510 — 530 С.

Температура самовоспламенения — самая низкая температура вещества, при которой в условиях специальных испытаний происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, заканчивающихся пламенным горением.

Температура самовоспламенения не имеет точного значения. Она зависит от содержания горючего газа в газовоздушной смеси, степени однородности смеси, формы и размеров сосуда, в котором происходит нагревание смеси, каталитического влияния стенок сосуда, быстроты и способа нагрева смеси и давления, под которым находится смесь.

Температура самовоспламенения — это та температура, до которой нужно нагреть вещество, чтобы оно загорелось.

Температура самовоспламенения — Это наименьшая температура паров или газов, до которой их нужно нагреть, чтобы они воспламенились при наличии окислителя без внесения в них открытого источника зажигания.

Температура самовоспламенения играет существенную роль в оценке качества дизельных тонлнв.

Температура самовоспламенения понижается при увеличении концентрации кислорода в воздухе и повышении давления в цилиндре двигателя. Но даже в этих условиях высокоароматизированные топлива могут не воспламеняться.

Температура самовоспламенения для данной горючей смеси зависит от объема и формы сосуда, в котором она находится. Чем больше объем горючей смеси, тем меньше поверхность теплоотдачи, приходящаяся на единицу ее объема. Если теплоотдача мала, то самовоспламенение возникает уже при небольшой температуре. Наоборот, при очень малом объеме горючей смеси поверхность теплоотдачи, приходящаяся на единицу объема, становится такой большой, что теплоотдача во много раз превышает теплообразование и самовоспламенения не произойдет или оно возникнет при очень высокой температуре.

Температура самовоспламенения — самая низкая температура смеси паров жидкости с воздухом, при нагреве до которой происходит резкое увеличение скорости экзотермических реакций, приводящее к возникновению пламенного горения.

Температура самовоспламенения продуктов в воздухе.

температура воспламенения, активатор и фазы горения

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

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

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

Температура горения

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

Особенности

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

Катализатор горения дизельного топлива

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

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

Характеристика

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

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

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

Факторы

В процессе сгорания дизеля основную роль играют следующие факторы:

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

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

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

Другие нюансы

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

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

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

Камера сгорания

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

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

Оптимизация

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

Возможные трудности

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

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

Открытые камеры

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

Дизельный двигатель

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

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

Общая характеристика

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

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

Преимущества и недостатки

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

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

Виды

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

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

Отличия от других двигателей

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

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

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

Бензин горение — Справочник химика 21

Этиловый спирт хорошо горит. В его молекуле уже есть немного кислорода, поэтому он выделяет при горении только той энергии, какую выделяют углеводороды. Кроме того, этиловый спирт дороже бензина. И тем не менее очень может быть, что когда нефтяные месторождения будут близки к истощению, нам придется использовать этиловый спирт как горючее для автомобилей. [c.92]

Важное место в химмотологии занимает изучение процессов испарения и горения жидких топлив. Испаряемость, воспламеняемость и горючесть являются важнейшими эксплуатационными характеристиками бензинов, реактивных, дизельных и котельных топлив. Эти свойства в значительной мере определяют эффективность работы (мощность, надежность, экономичность) различных двигателей и энергетических установок. [c.98]

Так, произошел взрыв в резервуаре емкостью 127 тыс. содержащем ранее бензин. Резервуар готовили к ремонту. Продукт из него откачали и на продуктовых линиях поставили заглушки. К моменту возникновения взрыва резервуар продували воздухом. Вентилятор с двигателем взрывозащищенного исполнения работал до взрыва в течение 4 ч. Максимальная скорость вращения лопастей достигала 3160 об/мин, максимальная скорость двигателя составляла 3480 об/мин. Как видно из приведенных данных, характеристика двигателя не соответствовала характеристике вентилятора, и последний разрушился. От трения и нагрева металла возникли искры, от которых воспламенились пары бензина. Взрывом разрушило перекрытие резервуара горение паров бензина в резервуаре продолжалось около часа. После взрыва одну лопасть вентилятора нащли внутри резервуара, другую в корпусе вентилятора, третью и четвертую не нашли. [c.140]

Способы подачи дизельного топлива в камеру сгорания, образование рабочей смеси и процессы горения не менее, а более сложны, чем в современном карбюраторном двигателе. Поэтому существующее еще у некоторых работников представление о дизельном топливе как о продукте, в состав которого могут входить соответствующие фракции почти любой нефти, не имеет ничего общего с истинным положением дела и должно быть решительно изменено. При производстве дизельных топлив, в частности при установлении основных их параметров, должна быть проявлена такая же тщательность и требовательность, как и при производстве высококачественных моторных бензинов. [c.7]

Газообразные пропан и бутан, бензины и керосины-все это алканы, ценность которых определяется их способностью к горению. [c.287]

В действительности температуры, развивающиеся во время пожара, на 30—50% меньше теоретических, что объясняется потерями тепла в окружающую среду. Так, действительная температура горения древесины равна 1090°С, бензина 1400 С. [c.123]

Детонационные свойства — важная характеристика бензинов. В цилиндр двигателя внутреннего сгорания поступает смесь паров бензина с воздухом, которая сжимается поршнем и зажигается от запальной свечи (искры). Образующиеся при горении газы двигают поршень. Чем больше степень сжатия смеси в цилиндре, т

Пожарная опасность бензина: классы, хранение, перевозка, тушение

Бензин – горючая смесь лёгких углеводородов. Все марки бензинов, получаемых путем химико-технологической переработки сырой нефти, являются легковоспламенямыми горючими жидкостями.

Существуют два вида товарных бензинов, область применения которых видна из названия:

Авиационных марок Б-92, Б-91/115 по ГОСТ 1012-2013.
Автомобильных марок АИ-80, АИ-92, АИ-95, АИ-98 по ГОСТ 32513-2013; А-72, А-76, АИ-91, АИ-93, АИ-95 по ГОСТ 2084-77.

Бензин и его виды

Вышеуказанные государственные стандарты регламентирует технические условия для промышленного производства, требования безопасности при обращении, хранении, транспортировке.

Так, пожарная опасность авиационных марок бензина определяется следующими характеристиками:

Это ЛВЖ, создающая с воздухом взрывоопасную паровоздушную смесь при концентрации паров бензина 6%.
Температура вспышки – от – 34 до – 38℃.
Температура самостоятельного воспламенения в диапазоне 380–475℃.
Область воспламенения – 0,98–5,48% по объему.
Пределы температуры воспламенения: нижний – от – 34 до – 38℃, верхний – от – 10 до 5℃.

Пожарная опасность автомобильных марок бензинов:

Температура вспышки – от – 27 до – 39℃.
Температура самостоятельного воспламенения 255–370℃.
Область воспламенения – 0,76–5,16% по объему.
Пределы температуры воспламенения: нижний – от – 27 до – 39℃, верхний – от – 8 до – 27℃.
Взрывоопасная концентрация паровоздушной смеси от 1 до 6% объема, ПДК паров – 100 мг/м³.

Категория пожарной опасности

Температура вспышки бензинов всех марок ниже 28℃, и они способны образовывать в помещениях, где обращаются и хранятся, паровоздушную смесь, со взрывопожароопасной концентрацией 1–6 %.
Согласно СП 12.13130.2009 такие помещения относят к наиболее высокой категории по взрывопожарной опасности – А.

В зданиях, помещениях по наливу, фасовке этих легких нефтепродуктов запрещено:

Применять любые источники открытого пламени.
Использовать инструмент, способный вызывать искры при ударе, эксплуатации.

Все электрическое оборудование, включая осветительное, должно устанавливаться, эксплуатироваться во взрывозащищенном исполнении; а резервуары, трубопроводная обвязка, необходимые для хранения, транспортировки бензинов, должны защищаться от разрядов статического электричества.

Так как все марки товарных бензинов относятся к ЛВЖ, то класс пожара, вызванный их горением, В; а подкласс В1 – это горение жидких материалов, что не растворяются в воде даже при сильном нагреве. Класс 3 – легковоспламеняющиеся жидкости.

Правила хранения

По правилам пожарной безопасности в местах хранения бензина – резервуарных парках производств нефтепереработки, складах ГСМ предприятий, на территориях АЗС необходимо выполнять такие требования:

Заполняя бензином наземные и подземные емкости хранения следует оставлять свободным не меньше 5% объема, при этом все операции необходимо выполнять только закрытыми способами.
Нельзя в период сливоналивных операций с бензином закрывать деаэрационные трубопроводы емкостей хранения.
Выход взрывопожароопасных бензиновых паров в окружающее пространство должен быть исключительно через деаэрационную трубную обвязку емкостей, резервуаров хранения или дыхательные клапаны автоцистерн, перевозящих этот вид топлива.
Перед выполнением любого вида огневых работ на объектах хранения бензина руководители, ответственные за пожарную безопасность должны организовать выполнение комплекса противопожарных мероприятий – проведение тщательной очистки технологического оборудования, емкостей хранения, трубопроводов от следов, паров легких нефтепродуктов; обязательно оформить наряд-допуски на выполнение огневых работ; обеспечить место проведения переносными воздушно-пенными, порошковыми огнетушителями.
Любые по площади проливы бензина необходимо полностью засыпать песком, специальными адсорбентами, собирая загрязненный песок в плотно закрывающиеся металлические контейнеры, для последующего вывоза с территории склада по окончании рабочего дня.
Расфасовывать бензин в бочки, канистры следует в оборудованных вытяжной вентиляцией специально выделенных строениях, размещенных на расстояниях противопожарных разрывов от резервуаров хранения.
Все слесарные, иные работы по ремонту оборудования на объектах необходимо проводить, используя искробезопасный ручной инструмент.

Запрещено:

Эксплуатировать негерметизированное оборудование, запорную арматуру на резервуарах, трубопроводных сетях.
Переполнять резервуары хранения.
Брать пробы бензина из резервуаров в период слива-налива, в грозу.
Заправлять автотехнику с не заглушенными двигателями.

Противопожарные мероприятия на объектах хранения бензина также регламентируют СП 155.13130.2014, СП 156.13130.2014, РД 153-39.2-080-01, в частности, о необходимости обвалования наземных резервуаров, устройства молниезащиты строений, оборудования, коммуникаций.

Правила перевозки

Магистральными трубопроводами потребителям поставляется сырая нефть, а нефтепродукты, включая все товарные марки бензина, перевозят железнодорожными цистернами, автоцистернами; а также в бочках емкостью до 250 л, в канистрах – от 5 до 50 л грузовыми, легковыми автомобилями.

При этом объем бензина во всех видах резервуаров хранения не должен превышать 95% общего пространства, для исключения скапливания под давлением насыщенных паров бензина.

Классификация опасных грузов

«ППР в РФ» в ходе перевозки ЛВЖ, таких как бензин, керосин, горючих жидкостей запрещает:

Загонять в железнодорожные депо составы с ЛВЖ, ГЖ, а также пустые цистерны из-под этих опасных грузов, без предварительного проведения пропарки для удаления остатков жидкостей, насыщенных паров углеводородов.
Производить установку цистерн с ЛВЖ, ГЖ ближе 50 м от мест для очистки паровозных топок.
Выполнять обслуживание клапанов устройств слива цистерн непосредственно на путях, не оборудованных желобами для улавливания нефтепродуктов.
При этом приямки, люки отстойников необходимо содержать с закрытыми крышками, а при проведении таких работ применять исключительно фонари с аккумуляторами, ручной инструмент, не создающий искры при ударе, падении.
Использовать для спуска работников в цистерны лестницы из стальных сплавов, а также древесины, обитой стальными пластинами.

Следующие требования «ППР в РФ»:

Сливоналивные эстакады, железнодорожные пути, обслуживающая трубопроводная обвязка, емкости хранения ЛВЖ, цистерны должны быть оборудованы системой заземления.
Для наружного обслуживания железнодорожных цистерн следует использовать переносные, передвижные лестницы из металлических сплавов, оснащенные крюками из меди, подушками из резины.
Для освещения места проведения работ внутри цистерн следует использовать исключительно фонари взрывозащищенного типа, снабженные аккумуляторами.
Сливоналивные эстакады, места обслуживания цистерн необходимо очищать от розливов ЛВЖ каждую смену.

Требования к техническому содержанию железнодорожных цистерн емкостью 140 м³, 161 м³ с трафаретами «Бензин», «Светлые нефтепродукты»; емкостью 85,6 м³, 72,7 м³ с трафаретом «Бензин», обеспечению безопасности при проведении сливоналивных операций изложены в «Правилах перевозки железнодорожным транспортом грузов наливом в вагонах-цистернах».

Правила тушения бензина (разлитого топлива)

Какой огнетушитель применяется для тушение бензина?

Как еще можно тушить разлитое топливо?

Дистанционно привести в действие пенные, порошковые, газовые системы пожаротушения, если они не сработали в автоматическом режиме.
Использовать ящики пожарные для песка, являющиеся обычным атрибутом объектов хранения, заправки ГСМ.
Применить для тушения небольшого розлива бензина противопожарное полотно/кошму.

Бензин при пожаре нельзя тушить водой, так как этим огнегасящим веществом ликвидировать горение нефтепродуктов очень проблематично, а так же велика вероятность розлива горящего топлива на дополнительную площадь.

Температура кипения бензина

Бензин в двигателе автомобиля ведет себя совсем не так, как любая другая жидкость на его месте, потому что бензин – это смесь множества жидкостей. Поэтому сгорание и испаряемость бензина в топливном баке происходят иначе, чем это было бы с водой, или, например, сжиженным водородом: каждый элемент вступает в реакцию в определенный момент. Разбираясь в этих тонкостях, можно максимально точно определять, какой именно бензин нужен автомобилю и как продлить срок службы двигателя.

Физико-химические свойства бензина

Какие физические и химические свойства топлива нужно знать автолюбителю? Жидкости в составе бензина называются фракциями и различаются температурой кипения, плотностью, вязкостью, скоростью вступления в реакцию с воздухом и так далее. Помимо углеводородных фракций, в нем содержатся природные соединения серы, водорода, кислорода, со своими свойствами. Какой окажется доля разных фракций в конкретном бензине чаще всего определить нельзя. Есть и разные прибавки, которые нужны для улучшения качества топлива, его хранения, устойчивости к детонации. Большую часть этих характеристик важно знать скорее инженерам, которые проверяют качество бензина перед тем, как он попадет на заправку.

Для обывателя важно понимать, на что влияет температура кипения бензина и октановое число. Для разных марок бензина это будут разные показатели.

Октановое число входит в название марки бензина. Так, название АИ-92 означает, что бензин тестировался исследовательским способом (АИ), который показал, что его октановое число 92. Эта цифра показывает, насколько бензин устойчив к детонации, или взрыву. За точку отчета, то есть 100, принят изооктан – очень устойчивый к детонации углеводород; октановое число показывает, каков процент изооктана в смеси с гептаном, у которого детонационные свойства низкие. Фактически октановое число 92 означает, что бензин этой марки устойчив к детонации так же, как смесь изооктана и гептана 92:8; в бензине АИ-95 эта пропорция 95:5, то есть детонационная устойчивость выше, и так далее. Число может быть и выше 100, если свойства топлива выше, чем у изооктана.

Температура кипения бензина

Какое значение имеет кипение бензина в двигателе? Производители отдельно отслеживают температуру начала кипения бензина, а также точки, когда перегоняются 10, 50 и 90% объема, а потом температуру конца кипения.

Точка начала кипения и сгорание первых 10% горючего – это зона ответственности легких фракций. От нее зависят пусковые характеристики, испаряемость и, что особенно важно, вероятность образования паровых пробок в двигателе. Конечно, паровые пробки образуются не только за счет легких фракций, но и вообще из-за состава бензина, доли и свойств тех его фракций, которые способны переходить из жидкого в газообразное состояние. Чтобы бензин запускал холодный двигатель, температура кипения первых 10% топлива должна быть не выше 55°С зимой, и 70°С летом. Зимние сорта бензина содержат больше легких фракций, чем летние.

Половина объема топлива кипит при температуре легких фракций бензина. Эти 50% называют рабочей фракцией бензина. От нее зависит продолжительность прогрева, переход на разные режимы двигателя.

Точки конца кипения и перегонки 90% бензина – это показатель тяжелых фракций. При высоких температурах конца кипения тяжелых фракций бензина он распределяется по двигателю неравномерно. Часть бензина вообще не успевает сгореть, конденсируется на стенках цилиндра, смывает с них масло, отчего образуется нагар и снижается срок эксплуатации цилиндров и поршневых колец. Потом эти остатки сползают в картер и там смывают масляную пленку, разжижая масло и ухудшая его качество. Увеличивается расход бензина, падает экономичность двигателя и его ресурс. Оптимальная температура, при которой неравномерность распределения бензиновой смеси по цилиндрам двигателя самая низкая, составляет 110-115°С. Такой показатель нужен в авиации, а для обычных автомобилей госстандарт конца выкипания бензина – 180°С.

В целом снижение температуры конца кипения бензина и перегонки 90% повышает его качество, но снижает ресурс, потому что чем она ниже, тем выше детонационная стойкость и склонность к конденсации, и тем ниже химическая стойкость, то есть тем больше вероятность, что по ходу хранения и использования бензин поменяет свои свойства. Температуру кипения 90% топлива называют также точкой росы.

Температура испарения бензина

Какая температура нужна, чтобы превратить бензин в пар? Процесс этот начинается, когда теплее 30°С, а для тяжелых фракций достигает 205°С. Тут бензин начинает смешиваться с воздухом и попадает в камеру сгорания, запуская движение автомобиля. Чем холоднее на улице, тем больше энергии затрачивается на испарение, и тем сложнее запустить двигатель и продолжать движение. Поэтому зимние сорта бензина включают фракции, которые легко испаряются при низких температурах.

Современные автомобили имеют систему прямого впрыска, поэтому температура испарения бензина уже не так важна, но до сих пор только она определяет, насколько быстро и равномерно бензиновые пары смешиваются с воздухом в цилиндре, а значит, насколько эффективно будет работать мотор. Эту величину занижают с помощью присадок или с помощью повышения доли высоких фракций.

Имеет значение, как долго во время хранения и транспортировки химический состав бензина сохраняется неизменным. Если в бензин добавлять сжиженный газ, он превращается в пар при достаточно низкой температуре и возможно еще до того, как будет израсходован бак. На практике даже только что купленный бензин уже может иметь свойства ниже марочных. Такое бывает, если продавец к топливу, у которого истек срок хранения, добавил пропан или метан (именно от этого на заправках сильно пахнет газом), получив из 92 бензина 95.

Температура вспышки бензина

испарения бензина могут вспыхнуть при наличии открытого огня. Это происходит, когда концентрация бензиновых паров превышает 70-120 грамм на куб. В момент детонации скорость пламени в тысячу раз выше, чем обычно, что постепенно разрушает цилиндро-поршневую группу двигателя. Чем выше октановое число, тем выше температура вспышки, поэтому в бензин добавляют присадки или меняют его фракционный состав.

Температура горения бензина

Температура сгорания бензина не зависит от октанового числа: оно влияет на стойкость к возникновению детонационных процессов. У автомобильных бензинов А-72, А-76, АИ-92, АИ-95 фракционный состав и все характеристики кипения, испаряемости и горения почти одинаковы. Современные бензины с высоким октановым числом даже менее экологически безопасны, чем устаревшие, потому что в них добавляют множество присадок, например тетраэтилсвинец, который ядовит и разрушают каталитический нейтрализатор автомобиля.

Сгорание бензина зависит от того, где он горит. В двигателе бензин горит в среднем при температуре 900-1100 градусов, может гореть и при более низких температурах. Она зависит в том числе от давления в цилиндрах. Открытым пламенем бензин горит при более низких температурах – 800-900 градусов.

Какой бензин быстрее сгорает: 92-й или 95-й — АВТОМОБИЛИСТЫ

Производители машин калибруют двигатели под использование того или иного вида топлива и рекомендуют его применение для бесперебойной работы мотора. Многих водителей интересует, какой бензин быстрее сгорает — 92-й или 95-й — и что лучше заливать в топливный бак.

Характеристики 92-го бензина

92-й бензин относится к классу «регуляр», характеризуется высокой устойчивостью к детонации и рекомендуется для применения в двигателях с карбюраторной системой питания. В странах Европейского союза его используют редко, а на постсоветском пространстве это наиболее распространённый вид топлива.

Применение 92-го бензина обеспечивает устойчивость к процессу детонационного воспламенения и стабильную работу двигателя автомобиля.

Таблица: характеристики 92-го бензина

Характеристика	Нормативный показатель
Октановое число	92
Моторное октановое число	83
Температура кипения	От 33 до 205 °С
Кол-во свинца на дм³	Не более 0,1 г
Содержание серы	Менее 0,05%
Содержание марганца в 1 дм³	Не более 18 мг
Плотность (при t 15 °C)	725–780 кг/м³
Наличие смол на 100 см³	Не более 5 мг

Особенности 95-го

Этот вид горючего относится к классу «премиум», изготовляется методом каталитического крекинга с добавлением различных присадок.

Применение 95-го бензина рекомендовано в высокооборотных форсированных двигателях современных автомобилей.

Таблица: характеристики 95-го бензина

Характеристика	Нормативный показатель
Октановое число	95
Моторное октановое число	85
Температура кипения	От 33 до 205 °С
Кол-во свинца на дм³	Не более 0,1 г
Содержание серы	Не более, чем 0,05%
Содержание марганца в 1 дм³	Без марганцевого антидетонатора не определяется
Плотность (при t 15 °C)	725–780 кг/м³
Наличие смол на 100 см³	Не более 5 мг
Внешний вид	Бесцветный, с высокой степенью прозрачности
Содержание бензола	Не более 5%

Что и в каком случае быстрее сгорает

Числовой индекс 92 или 95, используемый для маркировки различных сортов бензина, определяется октановым числом, показывающим степень сжатия топлива, при котором оно воспламеняется.

Быстрее сгорает бензин с меньшим октановым числом. Воспламенение 92-го напоминает вспышку, он стремительно загорается и прогорает. 95-й зажигается медленнее, но процесс горения занимает более длительное время. За счёт этого достигается увеличение мощности при использовании высокооктанового топлива, ведь чем дольше горит бензин, тем эффективнее он толкает поршень.

Однозначно сказать, какой бензин лучше, затруднительно. Всё зависит от конструктивных особенностей двигателя, установленного на автомобиле. Использование высокооктанового топлива в машинах с карбюраторной системой питания может привести к прогару клапанов, низко октановый бензин вреден для высокооборотного форсированного двигателя.

Источник

Горение дизельного топлива: формула, фазы горения, максимальная температура

Дизельный двигатель отличается от бензинового тем, что топливо поджигается не от искры — оно самовоспламеняется при повышении давления и происходящем от этого разогреве.

Известно, что температура воспламенения дизельного топлива составляет от 70 до 120 ºС. Температура самовоспламенения колеблется в диапазоне от 300 до 330 ºС. В цилиндрах дизеля за счёт сжатия воздуха до давлений порядка 30 бар он разогревается именно до этих температур. Впрыскиваемое в этот момент топливо самовоспламеняется и горит, резко увеличивая давление в камере. Температура горения дизельного топлива составляет примерно 1100 ºС.

Возросшее в цилиндре дизельного двигателя давление толкает поршень вниз, за счёт его перемещения совершается полезная работа, вращающая колёса.

Фазы горения дизельного топлива

Горение дизельного топлива в цилиндре разделяют на 4 периода:

задержки воспламенения;
распространения пламени;
прямого горения;
догорания.

Первый период — это время между началом впрыска топлива и началом горения. Топливо распыляется каждой форсункой сразу в нескольких направлениях. Но оно сразу не загорается. Требуется время, чтобы мельчайшие капли испарились, перемешались с воздухом и нагрелись до температуры самовоспламенения. Чем короче первый период, тем лучше проходит горение топлива на последующих этапах.

В течение второго периода пламя распространяется от начальных точек горения на весь объём. Эта задержка объясняется тем, что гореть может только смесь топлива с воздухом, и на их перемешивание по всему объёму также требуется время. В конце этого периода температура горения дизельного топлива приближается к максимальной, давление в камере резко возрастает.

Прямое горение — это период от распространения пламени по всему объёму до окончания впрыска топлива. Поскольку давление в этом периоде достигает максимума, впрыскиваемое топливо сгорает немедленно. Регулировку топливной аппаратуры производят так, чтобы давление достигало максимума через 10 угловых градусов после ВМТ.

Последний период длится от окончания впрыска топлива до окончания горения.

Нарушение условий правильного горения

Нормальное и полное сгорание топлива в дизельном двигателе происходит при правильном впрыске и высоком давлении в цилиндре.

Если компрессия по какой-то причине низкая, то:

период задержки воспламенения увеличивается;
топлива накапливается больше нормальной дозы;
его последующее воспламенение резко увеличивает давление;
возникает ударная волна, вызывающая металлический звук (дизельный стук).

Ещё большее снижение давления вызывает неполное сгорание топлива, в выхлопе появляется белый дым.

К такому же результату приводит ранний впрыск: увеличивается период задержки воспламенения и появляется дизельный стук. Он же образуется при низком давлении впрыска — капли получаются большими, поэтому не успевают испариться. Увеличивается период задержки воспламенения, результат — дизельный стук.

При позднем впрыске воспламенение топлива происходит уже после ВМТ, оно не успевает сгореть, остатки в виде белого дыма выбрасываются с выхлопом. При впрыске слишком большого количества топлива образуется нехватка кислорода для полного сгорания. Несгоревшее топливо превращается в углерод, вызывающий чёрный дым выхлопа.

Звоните по номеру +7 (812) 426-10-10. С нами удобно, доставка 24/7

Топливо и химикаты — Температура самовоспламенения

Температура самовоспламенения — или

«минимальная температура, необходимая для воспламенения газа или пара в воздухе без наличия искры или пламени»

указаны для общих топлива и химикаты ниже:

Алламин

90 029

Нитро-бензин

254

4533 Пропилен (пропен)

○

Топливо или химикаты	Самовоспламенение Температура (^o C)
Топливо или химикаты	Самовоспламенение Температура (^o C)	Уксусная кислота	175
Уксусная кислота	427
Ацетон, пропанон	465
Ацентонитрил	220
Ацетилен	305
Акролеин	220
Акронитрил	481
Акронитрил	481
Анилин 9 0034	615
Антрацит — точка накала	600
Бензальдегид	192
Бензол	498
Битуминозный уголь — точка накала	454
Бутадиен
Бутанал	218
Бутан	405
1-Бутанол	343
Бутилацетат	421
Бутиловый спирт	345
Бутил кетон	423
Углерод	700
Дисульфид углерода, CS ₂	90
Окись углерода	609
Древесный уголь	349
Уголь-деготь масло	580
Кокс	700
Циклогексан	245
Циклогексанол	300
Циклогексанон	420
Циклопропан	498
Циклопропан	498
Диэтиламин	312
Диэтиловый эфир	180
Диэтаноламин	662
Диэтиламин	662
Дизель, Jet A-1	210
	396
Диизопропиловый эфир	443
Диметилсульфат	188
Диметилсульфид	206
Диметилсульфоксид	215
Додекан гексил	203
Эпихлоргидрин	416
Этан	515
Этилен, этен	450
Этиламин	385
Этилацетат
Этиловый спирт (этанол)	363
Оксид этилена	570
Формальдегид	424
Мазут No.1	210
Мазут № 2	256
Мазут № 4	262
Фурфурол	316
Спирт фурфурол	491
Тяжелый углеводороды	750
Гептан	204
Гексан	223
Гексадекан, цетан	202
Водород	500
Газойль	336 900	Бензин, Бензин	246-280
Глицерин	370
Пистолетный хлопок	221
Керосин (парафин)	210
Изобутан	462
465
Изобутил спирт	426
Изооктан	447
Изопентан	420
Изопрен	395
Изопропиловый спирт	399
Изофорон
Изофорон	264
Изононан	227
Изопропиловый спирт	399
Легкий газ	600
Легкие углеводороды	650
Лигнит — точка накала	526 900
Магний	473
Метан (природный газ)	580
Метанол (метиловый спирт)	464
Метиламин	430
Метилацетат	455
Метилэтилкетон	516
Нафта	230
Неогеаксан	425
Неопентан	450
Нитробензол	480
н-бутан	405
н-гептан	215
н-гексан	225
н-октан	220
н-пентан	260
н-пентен	298
Дуб — сухой	482
Бумага	218 — 246
Паральдегид	238
Торф	227
Нефть	400
Бензин Эум эфир	288
Древесина сосна — сухая	427
Фосфор аморфный	260
Фосфор прозрачный	49
Фосфор белый	34
Добывающий газ	750
Пропанал	207
Пропан	455
Пропилацетат	450
Пропиламин	318
Пиридин	482
п-Ксилол	530
Порох для винтовки (ружья)	288
Тетрагидрофуран	321
Триэтиламин	24934	— 20
Толуол	480
Уголь полуантрацитовый	400
Уголь полубитуминозный — точка накала	527
Силан	<21
Стирол	490
Сера	243
Тетрагидрофуран	321
Толуол	530
Трихлорэтилен	420
Древесина	300
м-ксилол	527
п-ксилол	528

Диапазон воспламеняемости (взрывоопасности) — это диапазон концентрации газа или пара, который воспламенится или взорвется при введении источника воспламенения .Предельные концентрации обычно называют нижним пределом взрывоопасности или воспламеняемости (НПВ / НПВ) и верхним пределом взрывоопасности или воспламеняемости (ВПВ / НПВ) .

Ниже предела взрывоопасности или воспламеняемости смесь слишком бедная, чтобы гореть. Выше верхнего предела взрывоопасности или воспламеняемости смесь слишком богата для горения. Температура самовоспламенения — это не то же самое, что точка воспламенения — точка вспышки указывает, как easy может гореть химическое вещество.

Воспламенение от сжатия с контролируемой реактивностью (RCCI) смесей бензин-CNG

В этом разделе подробно рассматриваются характеристики и сгорание смесей бензин-CNG в системе сгорания RCCI для обоих методов. В нем объяснены параметры, влияющие на горение низкоактивных видов топлива, и метод управления процессом горения.

3.1. Характеристики сгорания бензина и КПГ в двигателе внутреннего сгорания RCCI

Было обнаружено, что степень расслоения КПГ в общей смеси оказывает значительное влияние на максимальную нагрузку с точки зрения достижимого IMEP и φTotal.Степень расслоения определяется временем нагнетания, при этом 300 ° BTDC представляют гомогенную смесь, а 120 ° BTDC представляют собой расслоенную смесь. У 300 ° BTDC очень ранний момент впрыска, и топливо впрыскивается, когда впускной клапан открыт. Следовательно, именно топливо имеет достаточно времени, чтобы полностью смешаться с воздухом и образовать однородную смесь. С другой стороны, при 120 ° до ВМТ топливо впрыскивается после закрытия впускного клапана, а время смешивания топлива и воздуха очень короткое и не позволяет полностью перемешаться.

На рис. 11 показано, что при закачке до КМТ 300 и 240 ° могут использоваться более высокие коэффициенты полной эквивалентности. Но при 180 ° и 120 ° ВМТ максимальный рабочий φTotal был ограничен уменьшенным IMEP при заданном φTotal по сравнению со случаями 300 и 240 ° BTDC.

Рисунок 11.

Влияние степени расслоения КПГ на IMEP. (K — ограничено детонацией; mf — ограничено пропуском зажигания).

Результаты IMEP показывают согласие с исследованиями Genchi G и Pipitone E [22], где повышенный состав КПГ дает более высокий IMEP.При наивысшей степени стратификации, хотя максимальная нагрузка была ограничена, не было значительного падения IMEP, и тенденция была аналогичной для условий 300 и 240 ° BTDC. Соответствующие значения указанного теплового КПД показаны на Рисунке 12. Наблюдалось, что максимальная нагрузка ограничивается детонацией, когда СПГ закачивался при 300 ° ВМТ, а в других случаях увеличение скорости закачки СПГ приводило к нестабильной работе или пропускам зажигания.

Рис. 12.

Влияние степени стратификации КПГ на указанный тепловой КПД.

Из рисунка 13 видно, что момент зажигания можно изменить, изменив время впрыска СПГ при заданной нагрузке. Момент воспламенения был определен путем определения начальной скорости выделенного тепла и массовой доли сожженного топлива, полученных из данных давления, где 0% точек до непрерывного распространения сожженной массовой доли определяется как начало воспламенения проанализированных циклов сгорания.

Рис. 13.

Влияние степени расслоения КПГ на угол опережения зажигания.

Когда скорость впрыска CNG была увеличена, момент зажигания был отложен из-за более высокого октанового числа CNG. Кроме того, более высокая степень расслоения приводила к более высоким приращениям задержки момента зажигания по мере увеличения скорости впрыска КПГ. Наклон кривых был более крутым при задержке времени впрыска. При заданном увеличении скорости впрыска КПГ увеличение задержки момента зажигания было выше при увеличении степени расслоения. То есть как скорость впрыска, так и степень расслоения СПГ оказали значительное влияние на момент зажигания при работе с φg = 0.20. Однако максимальный общий коэффициент эквивалентности был меньше, чем полученный с впрыском КПГ при 300 и 240 ° до ВМТ.

Было обнаружено, что продолжительность горения сокращалась при увеличении скорости впрыска КПГ на 300, 240 и 80 ° до ВМТ. Когда СПГ закачивался при 180 и 120 ° до ВМТ, продолжительность горения была незначительно затронута, и сначала она уменьшалась до определенных значений скорости закачки СПГ, а затем снова увеличивалась.

На рисунках 15–18 показана скорость тепловыделения и повышения давления при различных временах впрыска.Увеличение скорости закачки СПГ при 300 ° до ВМТ ограничивалось детонацией, как показано на Рисунке 14. Но с более поздним временем закачки, с φg = 0,20, любое увеличение скорости закачки СПГ приводило к задержке самовоспламенения и снижению пикового давления. Следовательно, увеличение скорости впрыска СПГ сверх определенных уровней приводило к пропуску зажигания или отсутствию возгорания, тем самым определяя максимальный предел нагрузки.

Рисунок 14.

Влияние степени расслоения КПГ КПГ на продолжительность горения.

Как показано на Рисунке 15, увеличение скорости впрыска КПГ привело к задержке момента зажигания.До φTotal = 0,33 результирующее пиковое давление увеличивалось, а при дальнейшем увеличении скорости закачки КПГ оно снижалось. Кроме того, выше φ Total = 0,33 задержка момента зажигания была более значительной и приводила к снижению пикового давления. Как будет обсуждаться позже в этом разделе, эффективность сгорания обоих видов топлива увеличилась, а выбросы Ch5 снизились с увеличением φTotal выше 0,33, как показано на рисунках 23 и 29.

Рисунок 15.

История давления и скорость тепловыделения с СПГ закачка при 240 ° до ВМТ.

Таким образом, можно сделать вывод, что выше φTotal = 0,33 пиковое давление снижалось из-за задержки воспламенения, и сгорание было более полным с увеличением скорости впрыска при 240 ° ВМТ. То есть увеличение φg выше 0,33 привело к снижению пикового давления без снижения теплового КПД, как показано на рисунке 12. Скорость тепловыделения увеличивалась с увеличением скорости впрыска СПГ до φTotal = 0,40, выше которой она снова снижалась. Выше φTotal = 0,42 увеличение скорости впрыска КПГ приводило к пропуску зажигания или отсутствию возгорания, а сгорание бензина и КПГ прекращалось.

При впрыске CNG при 180 ° до ВМТ увеличение скорости впрыска CNG привело к более значительной задержке момента зажигания. Было незначительное увеличение пикового давления, когда φTotal было увеличено до 0,26, после чего оно снова снизилось. Тепловой КПД и эффективность сгорания увеличились, в первую очередь, благодаря значительному увеличению полноты сгорания СПГ, о чем свидетельствуют выбросы Ch5, как показано на Рисунке 29. Скорость тепловыделения увеличивалась с увеличением скорости впрыска СПГ, как показано на Рисунке 17.Однако увеличение скорости впрыска СПГ выше φTotal = 0,26 привело к снижению общей эффективности сгорания и высоким выбросам Ch5, как показано на рисунках 23 и 29. Это говорит о том, что степень расслоения, создаваемая при впрыске 180 ° BTDC, приводит к ухудшению сгорания и приводит к снижению по тепловому КПД, как показано на Рисунке 12. Аналогичные тенденции наблюдались при закачке СПГ при 120 ° до ВМТ, когда φTotal был увеличен выше 0,24, как показано на Рисунке 16.

Рисунок 16.

История давления и скорости тепловыделения при закачке СПГ 120 ° до ВМТ.

Рис. 17.

История давления и скорость тепловыделения при впрыске КПГ при 180 ° до ВМТ.

Рис. 18.

История давления и скорость тепловыделения при впрыске КПГ при 80 ° до ВМТ.

Рис. 19.

Массовые доли сожженных при впрыске КПГ при 240 ° ВМТ.

Рис. 20.

Массовые доли, сжигаемые при впрыске КПГ при 180 ° до ВМТ.

Рис. 21.

Массовые доли, сжигаемые при впрыске КПГ при 120 ° до ВМТ.

Рисунок 22.

Массовые доли, сжигаемые при впрыске КПГ при 80 ° до ВМТ.

Рисунок 23.

Влияние степени расслоения на полноту сгорания.

Рис. 24.

Влияние впрыска КПГ на температуру выхлопных газов.

Рисунок 25.

Влияние степени расслоения КПГ на выбросы NOx.

Рисунок 26.

Влияние степени стратификации КПГ на образование NO2.

Рисунок 27.

Влияние степени расслоения КПГ на выбросы CO.

Рисунок 28.

Влияние степени расслоения КПГ на выбросы УВ.

Рисунок 29.

Влияние времени впрыска на выбросы Ch5 с φg = 0,20.

Рисунок 30.

Влияние зазоров впрыска на характеристики горения смеси ГПГ для 50- и 90% -ного состава при лямбда 1.

Рисунок 31.

Влияние зазора впрыска на полноту сгорания для различных составов смеси при лямбда 1

Рисунок 32.

Распределение смеси для 30 и 90% состава смеси при зазоре впрыска 0 и 20 мс.

Рисунок 33.

Задержка горения относительно КНИ.

Рисунок 34.

Последовательность горения для ГПГ при составе смеси 60/40 и лямбда 1.

Рисунок 35.

Влияние зазора впрыска для состава бензин / КПГ 60/40 при лямбда 1.

При впрыске КПГ задержка до 80 ° до ВМТ, увеличение скорости впрыска привело к значительной задержке зажигания; однако влияние на пиковое давление до φTotal = 0 было менее заметным.28. Увеличение φTotal выше привело к более значительной задержке воспламенения и пикового давления, а также к увеличению скорости тепловыделения. Тепловой КПД и эффективность сгорания увеличились в первую очередь за счет значительного увеличения полноты сгорания СПГ, как это предполагают выбросы Ch5, как показано на Рисунке 29.

Как показано на Рисунке 19, увеличение скорости впрыска СПГ при 240 ° до ВМТ привело к задержке воспламенения. При φTotal = 0,28 и 0,33 наблюдалось небольшое увеличение скорости горения на последней стадии горения по сравнению со сжиганием на чистом бензине.При 180 и 120 ° до ВМТ не наблюдалось значительного влияния на скорость горения топлива из-за увеличения скорости впрыска КПГ, но это вызывало значительную задержку воспламенения, как показано на рисунках 20 и 21. Аналогичные результаты были получены с впрыском КПГ. при 80 ° до ВМТ; однако при φTotal = 0,28 и 0,33 сгорание было медленнее на начальных этапах и быстрее на последних этапах, как показано на рисунке 22.

Как показано на рисунке 23, с увеличением φTotal за счет впрыска CNG на 300, 240, и 80 ° до ВМТ, эффективность сгорания увеличена.Наибольший прирост был получен при закачке КПГ при температуре 80 ° до ВМТ для данного увеличения φTotal из-за расслоения смеси. Однако при впрыске КПГ при 180 и 120 ° до ВМТ КПД сгорания первоначально увеличивался, но снова снизился и был ниже 80% для всех φTotal.

Наблюдалось увеличение температуры выхлопных газов при увеличении скорости впрыска СПГ, как показано на рисунке 24. Увеличение температуры выхлопных газов с увеличением скоростей впрыска СПГ при 180 и 120 ° до ВМТ было меньше, чем наблюдаемое при увеличении скоростей впрыска СПГ. при 300, 240 и 80 ° до ВМТ.Когда топливо смешивалось однородно, это приводило к более высокой температуре выхлопных газов из-за быстрого горения. Аналогичным образом, когда СПГ был сильно расслоен, это также приводило к более высоким температурам выхлопных газов.

На рисунке 25 показаны указанные конкретные выбросы NO _x (ISNO _x). Выбросы NO _x были незначительно затронуты и были примерно одинаковыми для всех условий испытаний. Однако при разном времени закачки и скорости закачки КПГ наблюдались разные тенденции.

Увеличение скорости впрыска СПГ привело к резкому увеличению отношения NO ₂ / NO _x до определенной точки, а затем оно уменьшилось. Как показано на Фигуре 26, соотношение NO ₂ / NO _x почти удвоилось, когда скорость впрыска СПГ была увеличена примерно до φTotal = 0,33 перед тем, как снова снизиться. То есть до определенного значения скорости впрыска СПГ СПГ снижал температуру сгорания и приводил к образованию более высоких количеств NO ₂.

Указанные удельные выбросы CO (ISCO) были значительно снижены, поскольку смесь была обогащена сжатым природным газом путем прямого впрыска во все моменты времени впрыска, как показано на рисунке 27. Однако полученное снижение было самым высоким, когда сжатый природный газ вводился при температуре 300 и 240 °. BTDC. Любое увеличение скорости впрыска КПГ в более поздние сроки закачки приводило к меньшему сокращению выбросов CO. Наименьшее снижение было получено при времени впрыска 80 ° до ВМТ, поскольку высокая степень расслоения СПГ ограничивала доступность и распределение кислорода и разницу температур в СПГ и частицах воздуха.

Было обнаружено, что на выбросы УВ существенно влияет степень расслоения СПГ, как показано на Рисунке 28. Наибольшее сокращение выбросов УВ было получено при закачке КПГ при температуре 80 ° до ВМТ. Более высокая степень расслоения СПГ приводит к более полному сгоранию.

На рис. 29 показано массовое соотношение расхода Ch5 в выхлопных газах и массового расхода сжатого природного газа, впрыскиваемого в цилиндр. При заданном постоянном коэффициенте эквивалентности бензина φg = 0,20 непосредственный впрыск КПГ при 80 ° ВМТ приводил к наименьшему выбросу Ch5.Следовательно, сгорание СПГ было более полным, когда он был расслоен. Закачка СПГ при 300 и 240 ° до ВМТ привела к умеренным уровням выбросов Ch5, а самые высокие значения были получены при закачке КПГ при 180 ° до ВМТ. Это происходило из-за создаваемой турбулентности и условий перемешивания в цилиндре, когда поршень менял свое направление при 180 ° до ВМТ.

3.2. Характеристики сгорания бензина и КПГ в камере сгорания постоянного объема

Влияние зазора впрыска на сгорание смеси бензин-сжатый природный газ (GCNG) обсуждается ниже.Изменение зазора впрыска оказало непосредственное влияние на распределение смеси внутри камеры сгорания. Было проверено пять интервалов впрыска, 0, 5, 10, 15 и 20 мс. Ожидается, что эти зазоры для впрыска будут иметь возможность напрямую управлять распределением смеси внутри камеры.

Влияние зазоров впрыска показано на Рисунке 30. На нем показаны два состава смеси: 50 и 90% GCNG. Зазор для впрыска дает различный эффект между двумя композициями. В 50% -ном газовом газе более длинный зазор впрыска дает более высокую эффективность сгорания, максимальное давление, общее выделенное тепло (THR) и меньшую задержку.Кроме того, он также показывает большую продолжительность для всех стадий сгорания. Напротив, более длинный зазор впрыска снижает эффективность сгорания, максимальное давление, THR и более длительную задержку сгорания для 90% GCNG. Однако тенденции в отношении продолжительности горения аналогичны: большая продолжительность для большего промежутка впрыска. Рисунок 31 подтвердил изменение эффекта зазора впрыска на процесс сгорания смеси ГПГ. Точка поворота указана между 70 и 80% состава смеси GCNG. Для всей смеси более 80% показывает снижение полноты сгорания с увеличением зазоров впрыска, в отличие от смесей ниже 70%, которые показывают прирост полноты сгорания с увеличением зазоров впрыска.Эти различия могут быть вызваны распределением смеси внутри камеры.

Распределение смеси внутри камеры для смеси GCNG 30 и 90% с зазором впрыска 0 и 20 мс показано на рисунке 32. На рисунке смесь с сильным расслоением для смеси 30% GCNG с зазором впрыска 0 мс. Расслоение отмечено более темным цветом на дне камеры, что указывает на жидкость высокой плотности (бензин). Изображение показывает, что большая часть бензина была собрана в нижней части камеры из-за импульса впрыска CNG, который не позволяет бензину достичь верхней части камеры.С другой стороны, зазор впрыска в 20 мс показывает лучшее смешивание топлива, о чем свидетельствует примерно одинаковая интенсивность изображения по всей камере.

Зазоры для впрыска 30% смеси GCNG улучшают скорость смешивания, тем самым увеличивая характеристики сгорания. Кроме того, бензиновое топливо в основном скапливается в нижней части, которая также имеет среднюю низкую температуру по сравнению с верхней. В результате скорость испарения бензина занимает больше времени, что также увеличивает задержку сгорания, как показано на Рисунке 33.

С другой стороны, зазоры впрыска при 90% -ной смеси GCNG имеют такое же распределение жидкого топлива, как на Рисунке 32, где оба зазора впрыска показывают концентрированное распределение топлива в верхней части камеры. Несмотря на схожесть, зазор впрыска 0 мс показывает более высокую интенсивность жидкого топлива (более темная область) на верхней стороне камеры по сравнению с зазором впрыска 20 мс. Он показывает, что зазор впрыска 0 мс имеет большее количество бензина по сравнению с зазором впрыска 20 мс, следовательно, больше времени требуется для процесса испарения.Это основная причина более низкой мощности сгорания, а также большей задержки сгорания на 0 мс по сравнению с зазором впрыска 20 мс.

Последовательность горения для GCNG при зазоре впрыска 0 и 20 мс изображена на рисунке 34. Скорость пламени зазора впрыска 20 мс выше, чем зазора впрыска 0 мс, с 37,02 м / с в первые 0,5 мс и 15,9 в первые. 1 мс после начала горения (SOC), а промежуток впрыска 0 мс с 30,56 м / с и 16,9 м / с при 0,5 мс и 1 мс, соответственно. Рисунок 34 также показывает разницу в цвете пламени для двух зазоров впрыска.Интервал впрыска 20 мс имеет голубой цвет, но с меньшей интенсивностью по сравнению со 100% бензином, а интервал впрыска 0 мс показывает желтый цвет. Можно предположить, что синий цвет является продуктом той же реакции, которая генерирует пероксид гидроксила и увеличивает мощность сгорания смеси.

При 100% -ном сгорании бензина голубое пламя возникает из-за гомогенной смеси, которая создает многоточечное горение за фронтом пламени, что значительно увеличивает мощность сгорания.Аналогичный процесс происходит в интервалах впрыска 20 мс, с этой смесью достигается однородность смеси, поскольку эффект впрыска КПГ проявляется в более длительной задержке горения относительно начала впрыска, как показано на Рисунке 35.

Зазоры впрыска оказались прямым влиять на распределение топлива внутри камеры, тем самым влияя на характеристики горения смеси. На процесс горения в ВАХ в основном влияют характеристики распределения топлива внутри камеры в момент горения.В этом случае зазоры для впрыска сильно влияют на распределение смеси внутри камеры, где более длинный зазор способствует смешиванию и создает более однородную смесь.

Низкотемпературное сгорание

Низкотемпературное сгорание

Hannu Jääskeläinen

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Abstract : Термин низкотемпературное горение (LTC) охватывает ряд передовых стратегий горения, включая воспламенение от сжатия с однородным зарядом (HCCI) или воспламенение от сжатия с предварительно смешанным зарядом (PCCI).Сжигание LTC может приводить к очень низким выбросам NOx и PM, но часто приводит к увеличению CO и HC. Производительность и выбросы двигателей, использующих стратегии LTC, зависят от свойств топлива.

Введение

С момента введения стандартов выбросов дизельных двигателей, которые вынудили внедрение систем нейтрализации NOx и твердых частиц дизельного топлива, процесс сгорания дизельного топлива был значительным. В передовых стратегиях сгорания была предпринята попытка найти подход к цилиндрам, чтобы полностью соответствовать этим стандартам выбросов и, таким образом, избежать необходимости использовать доочистку, или, по крайней мере, снизить требования к производительности, требуемые от систем последующей обработки, и, таким образом, снизить их стоимость и сложность.Хотя основное внимание при разработке систем сжигания было направлено на снижение выбросов NOx, существует также значительный интерес к снижению выбросов ТЧ.

Многие из этих усовершенствованных систем сгорания имеют многочисленные ручки, такие как воспламенение от однородного заряда и сжатия (HCCI) и зажигание от сжатия с предварительно смешанным зарядом (PCCI), которые могут или могут не точно отражать процесс сгорания.

HCCI была одной из первых концепций сжигания дизельного топлива, которая отличалась от обычного процесса дизельного топлива, чтобы привлечь внимание.Как следует из названия, цель ранней работы HCCI заключалась в достижении максимально однородной смеси воздуха и топлива перед зажиганием — почти так же, как в обычном двигателе с искровым зажиганием. Это может быть достигнуто либо путем впрыска топлива во впускной канал, либо непосредственно в цилиндр и обеспечения достаточного времени между впрыском и зажиганием, чтобы обеспечить полное смешивание воздуха и топлива. Затем заряд самовоспламеняется, поскольку он нагревается сжатыми газами — искры или другие средства принудительного воспламенения не используются.

Для решения многих проблем, таких как ограниченный диапазон нагрузок, управляемость и детонация, создаваемые HCCI, из этого подхода с однородным зарядом развился ряд других концепций, и во многих случаях была введена стратификация заряда. Поскольку термин HCCI больше не может точно описывать многие из этих систем, термин низкотемпературное горение (LTC) может использоваться как общий термин для обозначения этих и других передовых концепций горения, потому что общая цель состоит в том, чтобы снизить температуры горения, чтобы выгодно изменить химия образования NOx и / или сажи.

В литературе термин HCCI не используется единообразно. В некоторых случаях его использование действительно относится к системам сгорания, которые действительно основаны на относительно однородной смеси воздуха и топлива. В других случаях термин HCCI относится к системам сгорания, которые совсем не однородны — они фактически довольно неоднородны. В этом обсуждении термин «LTC» будет использоваться при общем упоминании этих концепций сжигания, а использование термина «HCCI» будет ограничиваться только теми подходами, которые основаны на относительно однородной смеси воздуха и топлива.

Сжигание дизельного топлива HCCI с использованием фумигации дизельного топлива во впускном отверстии было впервые описано в 1958 г. [1661] . Дальнейшая работа в конце 1970-х годов [1751] [1752] сообщила о стабильном самовоспламенении в двухтактном бензиновом двигателе с портовой подачей топлива, которое было приписано присутствию активных радикалов. В то время как в центре внимания многих из этих ранних публикаций было легкое топливо (бензин) в двухтактных двигателях, более поздние работы описывали тот же тип сгорания с дизельным топливом в четырехтактных двигателях [1717] [1737] .Эти и некоторые из различных подходов, которые возникли на их основе, перечислены в Таблице 1 [1741] .

**Таблица 1**
Избранные концепции LTC из ранних экспериментов HCCI
Сокращение	Значение	Ссылка	Местоположение
ATAC	Активное сжигание в термо-атмосфере	[1751]	Nippon Clean Engine Research Institute
TS	Toyota-Soken сгорания	[1752]	Toyota / Soken
CIHC	Гомогенный заряд с воспламенением от сжатия	[1717]	Университет Висконсин-Мэдисон
HCCI	Воспламенение от сжатия однородного заряда	[1737]	SwRI
AR, ARC	Активное радикальное горение	[1753]	Honda
NADI	Узкий угол прямого впрыска	[1678]	Institut Français Du Pétrole (IFP)
MK, M-fi re	Модулированная кинетика	[1707]	Nissan
PREDIC	Предварительно смешанное сгорание дизельного топлива	[692]	Новый ACE
MULDIC	Многоступенчатое сгорание дизельного топлива	[1689]	Новый ACE
HiMICS	Однородная интеллектуальная система многократного впрыска топлива	[1761] [1762]	Hino
UNIBUS	Единая система сгорания для громоздкого сгорания	[1755]	Toyota
PCI	Предварительно смешанное сгорание с воспламенением от сжатия	[1697]	Mitsubishi

Ранняя работа с HCCI показала, что выбросы NOx и PM при выходе из двигателя могут быть снижены примерно до 1-10% от технологии дизельных двигателей, доступных в то время.Это повысило вероятность того, что необходимость в устройствах последующей обработки для соответствия регулируемым пределам выбросов может быть устранена или упрощена.

Одной из характеристик HCCI и многих других концепций LTC, которые возникли на его основе, является то, что либо все, либо значительное количество топлива предварительно смешивается с воздухом перед воспламенением. Скорость горения и время воспламенения таких предварительно смешанных концепций LTC контролируется химической кинетикой смеси. Это значительно усложняет управление процессом сгорания, а также делает его чувствительным к свойствам топлива и условиям в цилиндрах.Некоторые концепции предварительно смешанных LTC выигрывают от топлива с низким цетановым числом, летучесть которого сравнима с бензином.

Следует отметить, что предварительное смешивание воздуха и топлива также может быть важным фактором при сжигании «обычного» дизельного топлива. В то время как начальная стадия обычного сжигания дизельного топлива обычно представляет собой предварительное смешивание, сгорание большей части топлива происходит после этого предварительно смешанного горения со скоростью, в основном определяемой скоростью смешивания воздуха и несгоревшего / частично сгоревшего топлива.Таким образом, обычный процесс сгорания дизельного топлива часто называют сгоранием с контролируемым перемешиванием. Эта характеристика управления смешиванием значительно упрощает управление процессом выделения тепла.

Хотя большая часть работы с LTC была сосредоточена на концепциях предварительно смешанных LTC, было продемонстрировано, что сгорание дизельного топлива с контролируемым смешиванием также может применяться для производства выбросов NOx в диапазоне 0,2 г / кВт · ч, что сравнимо с теми, которые достигаются с некоторыми концепциями предварительно смешанных LTC [1676] [1675] [1738] [1637] .Такие подходы с контролируемым смешиванием можно рассматривать как следующий шаг в развитии традиционного дизельного сжигания, выходящий за рамки подходов, используемых, например, для соответствия стандартам EPA 2004 и 2007 на выбросы тяжелых дизельных двигателей на дорогах. Однако им требуется современное «нетрадиционное» оборудование для управления выбросами ТЧ. Эти двигатели требуют таких функций, как системы впрыска топлива, обеспечивающие высокое давление впрыска (до 3000 бар в некоторых прототипах), и системы управления воздухом, обеспечивающие уровни давления наддува, для которых требуются многоступенчатые турбокомпрессоры.Такие подходы можно назвать концепциями LTC с управляемым микшированием. В отличие от подходов LTC с предварительным смешиванием, было показано, что LTC с управляемым смешиванием может работать во всем диапазоне скоростей и нагрузок двигателя [1676] .

###

передовых стратегий сжигания | Министерство энергетики

Управление автомобильных технологий (VTO) финансирует исследования, направленные на углубление понимания процессов сгорания двигателя и того, как образуются выбросы в цилиндрах двигателя, а также того, как сгорание и выбросы зависят от таких факторов, как характеристики распыления топлива, воздух в цилиндрах. движение и тип топлива. Это более глубокое понимание поможет исследователям разработать более эффективные передовые стратегии двигателей внутреннего сгорания, такие как низкотемпературное сгорание, сгорание разбавленного (обедненного) бензина и сгорание чистого дизельного топлива, которые производят очень низкие выбросы оксидов азота (NOx) и твердых частиц ( ВЕЧЕРА).

Исследования сосредоточены на трех основных стратегиях сгорания:

Все подходы к сгоранию и связанные с ними критические технические вопросы, которые решает VTO, совместимы с отраслевой тенденцией к уменьшению габаритов двигателя и увеличению его мощности для повышения экономии топлива автомобиля. Кроме того, он также поддерживает исследования материалов, которые могут выдерживать высокие рабочие температуры и давления, необходимые для использования потенциальных преимуществ этих двигателей.

Низкотемпературное сгорание

Низкотемпературное сгорание (LTC) — это беспламенное, ступенчатое сжигание топлива (бензина, дизельного топлива или биотоплива) в камере сгорания двигателя при температурах ниже, чем при сгорании в обычном двигателе.Исследования показывают, что LTC может повысить эффективность на 20% по сравнению с нынешними дизельными двигателями. Более низкотемпературное беспламенное сгорание является результатом сжатия топливовоздушной смеси, разбавленной либо избыточным воздухом, либо рециркулирующим выхлопным газом. Этот процесс повышает плотность и температуру разбавленной смеси и приводит к ее автогиниту (процесс, известный как воспламенение от сжатия).

В процессе LTC двигатель сжимает разбавленную топливно-воздушную смесь, повышая ее плотность и температуру.Этот процесс, известный как воспламенение от сжатия, вызывает самовоспламенение топливно-воздушной смеси. Чтобы разбавить топливно-воздушную смесь так, чтобы в ней было меньше топлива, чем при обычном сгорании, двигатель использует либо избыточный всасываемый воздух, либо рециркулирующий выхлопной газ.

Поэтапное горение — другой ключевой элемент LTC — достигается за счет управления временем самовоспламенения и скоростью выделения тепла. Этот процесс направлен на устранение чрезмерных скоростей сгорания, которые могут вызвать шум двигателя и повреждение конструкции, особенно при более высоких нагрузках.

VTO исследует ряд форм LTC, включая воспламенение от сжатия с однородным зарядом (HCCI), воспламенение от сжатия с предварительно смешанным зарядом (PCCI) и воспламенение от сжатия с управляемой реактивностью (RCCI).

LTC предлагает ряд преимуществ перед современными двигателями:

Свойства топливно-воздушной смеси и продуктов сгорания позволяют двигателю быть более эффективным, чем обычные двигатели внутреннего сгорания.
Из-за более низкой температуры сгорания двигатель теряет меньше энергии через стенки цилиндра в окружающую среду.Некоторые из этих уменьшенных потерь энергии позволяют цилиндру поддерживать более высокое давление в течение более длительного периода времени, позволяя двигателю выполнять больше работы. Часть энергии появляется в виде более высокой энергии выхлопных газов, которую частично может улавливать турбонаддув.
LTC, работающий на бензине, не требует дросселирования всасываемого воздуха для управления нагрузкой, что является основной причиной неэффективности современных бензиновых двигателей с искровым зажиганием.
LTC не ограничивается детонацией (взрывным неконтролируемым сгоранием) в отличие от бензиновых двигателей с искровым зажиганием.В результате LTC позволяет бензиновым двигателям иметь высокую степень сжатия, аналогичную дизельным, что увеличивает их экономию топлива.
LTC может обеспечить сверхнизкие выбросы выхлопных газов, что может значительно снизить требования к дополнительной обработке, затраты и штрафы за экономию топлива.

Благодаря стратегии сжигания, использующей LTC, в 2019 финансовом году было продемонстрировано улучшение экономии топлива автомобиля на 19,4% (по сравнению с базовым 2015 модельным годом). Подробности этой оценки можно найти здесь.

VTO поддерживает работу по решению ряда критических проблем, с которыми сталкивается развитие низкотемпературного горения, таких как:

Сложность контроля начала горения из-за отсутствия искры или впрыска топлива
Расширение диапазона нагрузок двигателя
Управление скоростью тепловыделения
Снижение отсутствия контроля во время переходных процессов, таких как изменение нагрузки и ускорение
Снижение потенциально более высоких выбросов углеводородов (HC) и окиси углерода (CO)
Понимание того, можно ли LTC быть более эффективно в сочетании с топливом, характеристики которого отличаются от бензина и дизельного топлива

В начало

Сгорание разбавленного (или обедненного) бензина

При сгорании разбавленного бензина пламя проходит через предварительно смешанный или неперемешанный ( я.е., стратифицированные) смеси топлива и воздуха. В этом процессе двигатель разбавляет топливо либо большим количеством воздуха, чем требуется для его сжигания (избыток всасываемого воздуха), либо рециркулирующими выхлопными газами. В исследовании Vehicle Technologies Office (VTO) основное внимание уделяется не предварительно смешанной (стратифицированной) версии, поскольку она предлагает самый высокий потенциал для повышения эффективности. Эти двигатели могут работать на существующих бензинах и смесях бензина с этанолом и предназначены в основном для автомобилей и легких грузовиков. Эта технология сжигания может обеспечить повышение экономии топлива до 35% по сравнению с базовым бензиновым автомобилем 2009 года.

В стратифицированной версии процесса автомобиль впрыскивает топливо непосредственно в цилиндр. Он рассчитывается таким образом, чтобы правильно расслоенная горючая топливно-воздушная смесь образовывалась возле свечи зажигания во время искры.

Сгорание разбавленного бензина приводит к повышению экономии топлива, потому что:

Двигатель использует количество впрыскиваемого топлива для управления нагрузкой, а не ограничивает поток всасываемого воздуха (дросселирование) для ее управления. Большинство бензиновых автомобилей на дорогах имеют бензиновые двигатели с впрыском топлива (PFI), в которых используется дросселирование, что гораздо менее эффективно.
При частичной нагрузке продукты сгорания позволяют двигателю выполнять работу более эффективно по сравнению с обычными двигателями.
Двигатель имеет более низкую температуру продуктов сгорания при частичных нагрузках, чем обычный двигатель, и, как следствие, теряет меньше тепла.

VTO поддерживает работу по решению критических проблем, которые включают:

Определение наиболее эффективных стратегий смешивания топлива и воздуха, которые включают проблемы с конфигурацией портов, характеристиками распыления топлива и характеристиками смешивания
Инициирование зажигания и распространение пламени в слоистых смесях
Решение проблем со стохастическими пропусками зажигания и детонацией (взрывное, неконтролируемое сгорание)
Снижение выбросов, которые отличаются от тех, которые происходят с обычными двигателями (PFI)

Вернуться к началу

Чистое сгорание дизельного топлива

При чистом при сгорании дизельного топлива процесс сгорания происходит аналогично сгоранию обычного дизельного топлива.При обычном сгорании дизельного топлива (также известном как диффузионное сгорание) скорость, с которой распыляемое топливо смешивается с воздухом внутри цилиндра до того, как оно достигает пламени, определяет скорость, с которой горючее и воздух сгорают в пламени. При сгорании чистого дизельного топлива перед пламенем происходит большее смешивание топлива с воздухом. Это обеспечивает более чистое сгорание, при котором образуется меньше сажи, а также сохраняет или улучшает высокий КПД дизельных двигателей. Добавление рециркулирующего выхлопного газа к потоку всасываемого воздуха разбавляет топливно-воздушную смесь, что приводит к более низким температурам сгорания и уменьшению образования NOx.Поскольку внутри цилиндра образуется меньше выбросов, чистым дизельным двигателям не нужно так сильно полагаться на технологии последующей обработки для дальнейшего снижения выбросов.

Управление автомобильных технологий (VTO) поддерживает исследования, направленные на дальнейшее улучшение сгорания чистого дизельного топлива и повышение его конкурентоспособности для всех легковых и грузовых автомобилей. Это требует развития новейших технологий, таких как компьютерное управление, многоимпульсный впрыск топлива, впрыск топлива под высоким давлением, использование рециркуляции выхлопных газов и управление потоками газа в цилиндрах.

Исследования VTO по экологически чистым дизельным двигателям внутреннего сгорания для легковых и грузовых автомобилей направлены на решение важнейших задач, которые включают:

Контроль количества и температуры выхлопных газов, используемых для рециркуляции выхлопных газов, для минимизации выбросов
Улучшение топливных форсунок, давления впрыска, и управление типами распыления и распыления топлива при высоком давлении и многоимпульсном впрыске.
Улучшение сгорания с приподнятым пламенем, когда пламя, исходящее из топливного сопла, стабилизируется после топливной форсунки.Чистые дизельные двигатели должны поддерживать самовоспламенение обедненной топливной смеси, которая находится непосредственно перед основанием пламени.
Улучшение впрыска дожигания для снижения выбросов как в цилиндрах, так и за счет дополнительной обработки