Что же такое ТВС (топливно воздушная смесь) и какой она должна быть

Мощность двигателя, а, следовательно, скорость, разгон и рывок автомобиля напрямую зависят от характеристик энергоносителя – бензина. Но любителей и профессионалов не обманешь, они прекрасно знают, что в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, спрятанного под капотом любимого автомобиля, сгорает не жидкий бензин или дизель, а топливно-воздушная смесь. Именно ее состав, отношение массы атмосферного воздуха к массе жидкого топлива позволяет разогнаться до максимальной скорости, совершить рывок во время выполнения маневра обгона, или преодолеть крутой подъем.

Топливно-воздушная смесь – основные понятия

Мелкодисперсная смесь атмосферного воздуха и жидкого топлива с небольшим включением парообразной фазы называется топливно-воздушной смесью или ТВС. Именно она, сгорая в цилиндрах двигателя, придает поступательное движение поршням и обеспечивает движение автомобиля.

В зависимости от своей структуры, ТВС может быть гомогенной (однородной по своему составу), или обладать слоистой структурой. В зависимости от вида нагрузки, заложенных параметров экономии топлива, и требуемого состава выхлопных газов (содержания вредных веществ и окислов азота), система впрыска топлива самостоятельно выбирает наиболее оптимальную структуру топливно-воздушной смеси.

Бедная и богатая ТВС, узлы и системы дозирования

Эмпирическая формула дает определение «нормальной» ТВС, как смеси 14,7 килограмм атмосферного воздуха и 1 килограмма жидкого топлива. Топливная смесь, количество воздуха в которой больше указанного в соотношении, называется бедной, и, соответственно, богатой, при меньшем количестве воздуха.

бедная — воздуха > 14,7

богатая — воздуха < 14,7

В двигателях внутреннего сгорания за приготовление и состав топливно-воздушной смеси отвечает карбюраторный узел, который в настоящее время практически вытеснен инжекторной системой впрыска. И одна, и другая система обеспечивает многообразие режимов работы ДВС за счет приготовления смеси с различным содержанием атмосферного воздуха.

Историческая справка. Барботажный карбюратор – единственный в своем роде узел, позволявший приготовить идеальную топливно-воздушную смесь. Такая ТВС представляла собой смесь паров и атмосферного воздуха и позволяла достигнуть максимального КПД двигателя при минимальном расходе жидкого горючего. К сожалению, конструкция барботажного карбюратора была громоздкой и небезопасной в использовании, а отношение количества воздуха и паров топлива сильно зависело от температуры окружающей среды.

Историческая справка. После принятия свода норм и законов, известного как EURO 3 и регламентирующего содержание вредных для экологии веществ в выхлопных газах автомобилей, производители ДВС перешли на многоточечную инжекторную систему впрыска топлива. Каждая форсунка обслуживает «свой» цилиндр, а электронная дозирующая система подбирает необходимый состав смеси, который хоть незначительно, но отличается от цилиндра к цилиндру. На практике такое усложнение приводит к снижению надежности и усложнению ремонта в случае поломки.

Гомогенная и слоистая ТВС – отличия в режимах работы двигателя

Однородная топливная смесь наиболее универсальна для обеспечения работы двигателя внутреннего сгорания во всех возможных режимах. Стабильная теплоотдача позволяет развить максимальную мощность, не превышая среднедопустимого давления и температуры горения в цилиндрах, что положительно сказывается на стабильности работы двигателя и его долговечности. Однако все достоинства имеют и оборотную сторону. В данном случае, это неоптимальный расход топлива, «загрязнение» выхлопных газов не сгоревшими микрочастицами.

Эти недостатки устранимы при использовании топливно-воздушной смеси слоистой структуры. В цилиндры подается обедненная смесь, расчетные параметры теплоотдачи которой обеспечивают основные режимы работы ДВС, а так же оптимальный расход топлива. Но большое содержание атмосферного воздуха приводит к нестабильному воспламенению и разной скорости горения топливной смеси при каждом такте сжатия — расширения, что является причиной падения мощности и нестабильности работы двигателя в целом.

Достигнуть единообразия позволяет впрыск в зону воспламенения небольшого количества обогащенной смеси в качестве катализатора реакции окисления. В карбюраторных двигателях для решения данной задачи используют дополнительный впускной клапан, а инжекторные системы оснащаются двухрежимной форсункой.

Использование обедненной и обогащенной ТВС

Попытка уменьшить расход топлива путем регулировки топливной системы, зачастую приводит к неприятным последствиям. Увеличение количества воздуха в топливной смеси повышает температуру горения и приводит к преждевременным поломкам двигателя. Прогорание поршневых колец и эрозия стенок цилиндров – обычное дело при езде на обедненной ТВС. При все большем обеднении смеси наблюдается снижение мощности двигателя, при увеличении нагрузки появляются «провалы». Движение автомобиля становится дерганным, малейший подъем может стать непреодолимым препятствием. При достижении соотношения 30 к 1 мотор начинает глохнуть.

Чрезмерное обогащение смеси не превратит стандартную модель в гоночный болид. При уменьшении содержания воздуха в ТВС двигатель начинает работать с перебоями, падает мощность, катастрофически возрастает расход топлива. По достижении определенной пропорции двигатель невозможно будет запустить.

Материалы: http://www.drive2.com/b/2483164/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Институт высокоточных систем им. В.П. Грязева

Декан МС факультета

__________________Е. П. Поляков

«БЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАБОТ ПО

УТИЛИЗАЦИИ СРЕДСТВ ПОРАЖЕНИЯ БОЕПРИПАСОВ»

по проведению лабораторных занятий для студентов

направления 170100 — Оружие и системы вооружения

специальности 170103 — Средства поражения и

очной формы обучения

Разработал (а, и) М.С. Воротилин

кандидат технических наук, доцент кафедры «Газовая динамика»

Рассмотрено на заседании кафедры

протокол № 1 от “30” августа 2010 г.

Зав. кафедрой __________________ а.н. чУКОВ

Лабораторная работа №6

МЕТОДИКА УСТАНОВЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИСТОЧНИКА ВЗРЫВА ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ ПО РАЗРУШЕНИЯМ ОКРУЖАЮЩЕЙ ОБСТАНОВКИ, ТИПОВЫХ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ И ПОВРЕЖДЕНИЯМ БИООБЪЕКТОВ НА МЕСТЕ ПРОИСШЕСТВИЯ

Целью данного занятия является изучение параметров взрыва топливно-воздушных смесей и их воздействие на окружающую среду.

ОЦЕНКА ПАРАМЕТРОВ ВЗРЫВА ТОПЛИВНО-ВОЗДУШНОЙ СМЕСИ

Общие сведения о взрывчатых топливно-воздушных смесях

Топливно-воздушными смесями (ТВС) называются смеси с воздухом горючих газов или паров топлива, а также аэровзвеса мелких жидких капель или твердых частиц горючих материалов. В первом случае ТВС по составу являются газовыми, во втором -гетерогенными.

Как показывает практика расследования и раскрытия преступлений по фактам взрывов ТВС, в подавляющем большинстве случаев горючим компонентом в смесях являются либо широко применяемые в быту и народном хозяйстве газы (метан, этан, пропан, изобутан, бутан, ацетилен, природный газ), либо пары легколетучих горючих жидкостей (бензин, керосин, ацетон и т.п.). Молекулы перечисленных веществ состоят из атомов углерода и водорода, то есть это углеводородные горючие. Исключение составляет лишь ацетон, в молекуле которого, помимо углерода и водорода, содержится около 28% (по массе) атомов кислорода.

Известно, что газовые ТВС могут воспламеняться и устойчиво гореть при определенных условиях. В теории горения существуют так называемые нижний и верхний концентрационные пределы воспламенения (соответственно НКПВ и ВКПВ). При концентрации горючего газа или паров в смеси с воздухом ниже НКПВ или выше ВКПВ воспламенения с последующим развитием горения не происходит. Таким образом, одним из условий возникновения химической реакции горючего является его перемешивание с воздухом в определенном соотношении, что определяется процессами истечения горючего газа или испарения жидкого топлива с последующим проникновением молекул горючего газа или паров в воздушную среду вследствие диффузии. Произвести временные расчеты указанных процессов при проведении экспертиз по фактам взрывов ТВС, как правило, невозможно из-за отсутствия многих исходных параметров и в первую очередь - данных об условиях истечения газа или испарения горючей жидкости.

Другим условием возникновения горения ТВС является наличие источника воспламенения в объеме реакционноспособной среды. Таким источником для газовой углеводородо-воздушной смеси может быть открытое пламя, электрическая искра, нить накаливания или любой другой высоконагретый предмет (до температуры порядка 400°С и выше), сигарета, тлеющая в момент курения, и т.п. Следует отметить, что энергии искры, возникающей на контактах электрического звонка, выключателя освещения, .реле времени холодильника и некоторых других электробытовых устройств в момент их включения или выключения, как правило, достаточно для воспламенения подготовленной газовой ТВС. Это объясняется тем, что минимальное значение энергии воспламенения рассматриваемых смесей составляет всего 0,3 мДж.

Воспламенение ТВС в локальной области приводит к развитию процесса горения; начальная скорость его распространения не превышает 0,3-0,4 м/с. При этом температура газов в области фронта горения может принимать значения, близкие к 2000°С. Сгорание относительно небольшого объема ТВС (до нескольких кубических метров) в свободном воздушном пространстве способно оказать лишь некоторое термическое воздействие на объекты, расположенные в непосредственной близости, а волны сжатия, возникающие при этом, сравнимы с порывом ветра.

Картина меняется при воспламенении ТВС внутри замкнутого объема жилых и хозяйственных помещений, гаражей и т.п. Это связано не только с увеличением объема смеси (и, следовательно, суммарной энергии, выделяющейся при горении), но и с изменением физико-химических процессов, происходящих в ТВС при указанных условиях. В результате химического превращения при горении объем нагретых продуктов реакции в несколько раз превышает объем исходной газовой смеси, что является причиной образования волн сжатия, распространяющихся со скоростью звука (более чем 300 м/с). Волны сжатия отражаются от поверхностей, ограничивающих объем ТВС, что в свою очередь вызывает повышение давления всей газовой среды. Из теории кинетики химических реакций известно, что увеличение давления приводит к интенсивному ускорению распространения фронта горения, скорость которого для углеводородо-воздушных смесей может достигать значения десятков и даже сотен метров в секунду. При этом вся реакционноспособная смесь срабатывает с эффектом взрыва независимо от объема ТВС и реализуется другая форма химического превращения, а именно так называемая дефлаграция, или взрывное горение с образованием сильных волн сжатия, а в некоторых случаях - ударных волн с избыточным давлением на фронте до нескольких атмосфер.

Повышение давления при взрыве внутри сооружения приводит к разрушению отдельных элементов строительных конструкций, а именно оконных стекол, стен, потолка, вызывает перемещения и повреждения предметов, расположенных в помещении, и может вызывать телесные повреждения разной степени тяжести у человека. Чем прочнее оболочка замкнутого объема ТВС, тем больше давление, возникающее при ее взрыве. Например, давление газа в несколько атмосфер (несколько сотен кПа) может развиваться при взрывах ТВС внутри прочных гаражей, в вентиляционных коробах и других объемах, не имеющих легко разрушаемых оконных стекол.

Следует отметить, что любые здания не являются очень прочными сооружениями и повреждаются или разрушаются при довольно низком избыточном давлении (от 7 до 70 кПа). Временная потеря слуха у человека, часто наблюдаемая при таких взрывах, наступает при избыточном давлении около 1,5 кПа. При разрушении строительных конструкций, в первую очередь остекления окон, происходит существенное падение давления газа во внутреннем объеме. Поэтому избыточное давление в несколько атмосфер (200 кПа и выше) маловероятно при взрыве ТВС внутри жилых домов, хозяйственных построек и подобных сооружений, имеющих оконные проемы. Однако указанное давление газа может иметь место в локальных областях объема помещения, являясь результатом так называемой игры волн сжатия, возникающей при их отражении от пола, потолка, стен и последующей интерференции.

Описанный процесс развития горения в замкнутом объеме объясняет некоторые экспериментально установленные явления, имеющие большое значение для производства экспертиз по фактам взрывов в помещениях с несколькими комнатами, соединенными между собой дверными проемами. При наличии ТВС во всем объеме сооружения наибольшие параметры взрыва и, следовательно, разрушения элементов строительных конструкций наблюдаются в комнате, наиболее удаленной от места воспламенения смеси. Наряду с этим относительно низкие на начальной стадии скорости распространения фронта горения вызывают более продолжительное термическое воздействие на окружающие объекты в комнате, где находился источник воспламенения газовой смеси.

Дефлаграционное горение может развиться при воспламенении ТВС в свободном (не замкнутом) объеме, однако при этом линейные размеры топливно-воздушного облака должны составлять не менее нескольких десятков и даже сотен метров, а объем - десятки-сотни тысяч кубических метров. Такие взрывы приводят к большому материальному ущербу, многочисленным жертвам и в практике расследования преступлений встречаются достаточно редко.

Другой формой взрывчатого превращения ТВС является детонация. Основным отличительным условием возникновения этого процесса является наличие источника, способного генерировать ударную волну с определенными параметрами в подготовленной смеси для возбуждения в ней химической реакции в виде детонации. Таким источником может быть взрыв заряда конденсированного ВВ, мощный искровой разряд и некоторые другие. При этом минимальная энергия источника возбуждения детонации во много раз превышает минимальную энергию, необходимую для возникновения горения в углеводородо-воздушных смесях. Например, значение минимальной массы заряда тротила, взрыв которого способен вызвать самораспространяющуюся детонацию в топливно-воздушных смесях, находится в диапазоне от сотен граммов до нескольких килограммов. Указанные особенности объясняют тот факт, что взрывы ТВС в форме детонации редко встречаются в практике расследований, проводимых сотрудниками правоохранительных органов.

Значения параметров на фронте детонационной волны в ТВС значительно превышают параметры фронта горения. Так, скорость распространения детонации в смесях на основе углеводородов составляет 1500-1800 м/с, давление - 15-20 атм, а массовая скорость газового потока, направленного в сторону движения волны, - 600-800 м/с. Детонационная волна с указанными параметрами приводит к последующему распространению воздушной ударной волны вне облака ТВС. Этим обусловлено большое поражающее фугасное действие таких взрывов не только внутри объема смеси, но и на существенных расстояниях за ее пределами. Именно эти особенности явились причиной разработки и принятия на вооружение армиями многих стран высокоэффективных боеприпасов на основе топливно-воздушных детонирующих смесей.

Независимо от формы превращения наибольшая энергия химической реакции выделяется при таком соотношении горючего и окислителя, когда все атомы углерода и водорода способны полностью окислиться до СО₂ и Н₂О, при этом кислорода в смеси не остается. Такие ТВС называются стехиометрическими.

Условная формула воздуха, представленного в виде смеси кислорода и азота в объемном соотношении 21:79 с молярной массой = 29, имеет вид O_0,43 N_1,58. Тогда химическую реакцию превращения стехиометрической газообразной смеси углеводородов с воздухом можно записать в виде

(1)

где a и b - соответственно число атомов углерода и водорода в молекуле горючего либо в условной химической формуле смеси углеводородов; d = (2а + 0,5b)/0,43 - коэффициент.

Согласно (1) относительная массовая концентрация углеводородного горючего в стехиометрической газовой смеси с воздухом равна

, (2)

где - молярная масса углеводородного горючего либо смеси углеводородов.

Объемная концентрация горючего в ТВС связана с массовой соотношением

. (3)

Например, для смеси пропана (С₃Н₈) с воздухом согласно формулам (1-3) будем иметь:

Таким образом, стехиометрические концентрации пропана составляют 6,12% по массе и 4,12% по объему.

Расчетные величины некоторых горючих газов и паров представлены в табл. 1. Формулы (1-3) могут быть использованы для проведения расчетов для любых других углеводородных горючих или их смесей.

Таблица 1 Свойства некоторых горючих и их смесей

Если горючее представляет собой смесь нескольких газов, необходимо в первую очередь определить его условную химическую формулу, то есть рассчитать коэффициенты а и , входящие в выражение (1) по соотношениям:

; , (4)

где N - количество компонентов в смеси; а_i, b_i - соответственно число атомов углерода и водорода в молекуле i-го компонента; α_i -мольная концентрация i -го компонента в смеси горючего.

Как правило, массовые концентрации отдельных компонентов в исходной горючей смеси известны. Определить мольные концентрации, необходимые для расчета коэффициентов а и b, можно по выражению

(5)

где и - соответственно молярная масса и массовая концентрация i-го горючего компонента.

Следует отметить, что сумма мольных (так же, как и массовых) концентраций компонентов смеси всегда равна 1.

В качестве примера приведем расчеты по формулам (4, 5) для горючей смеси, состоящей из 30% метана (СН₄) и 70% бутана (С₄Н₁₀), при этом N = 2.

;

;

;

.

Таким образом, условная химическая формула рассматриваемой смеси углеводородов - С_2,18Н_6,35. Его средняя молярная масса составляет = 12 · 2,18 + 6,35 = 32,51.

Теперь по формулам (1-3) можно рассчитать величины массовых и объемных стехиометрических соотношений смеси данного горючего с воздухом, аналогично тому, как это было сделано для пропана.

Массовая стехиометрическая концентрация горючего является важным параметром смеси при исследовании взрывов ТВС в замкнутом объеме, так как она позволяет произвести оценочные расчеты массы горючего, вступившего в химическую реакцию с воздухом. Так, зная объем помещения, в котором произошел взрыв V, м 3 , массу горючего М_г, кг, можно определить по формуле

(6)

где - плотность газовой смеси, кг/м 3 , которую в первом приближении можно принять равной плотности воздуха при нормальном давлении и температуре t = 20°С ( = 1,2 кг/м 3 ); -относительная массовая концентрация углеводородного горючего в стехиометрической газовой смеси.

При температуре газа, существенно отличающейся от 20°С, плотность смеси можно пересчитать по формуле

(7)

Концентрационные пределы воспламенения или взрываемости смеси определяются экспериментально. Их значения для смесей на основе некоторых горючих представлены в табл. 1, где соответствует нижнему, а - верхнему пределу по объему. Однако, как правило, нижний концентрационный предел взрываемости типичных газообразных углеводородо-воздушных смесей или смесей паров жидких углеводородов с воздухом составляет примерно 55% стехиометрической концентрации топлива по объему, а верхний - примерно 330% стехиометрической концентрации горючего в объеме ТВС. Эти значения следует принимать при исследовании взрывов топливно-воздушных смесей на основе горючих, данные по пределам взрываемости которых отсутствуют, в частности когда горючее представляет собой многокомпонентную смесь. При необходимости объемные концентрации горючего в смеси можно пересчитать на массовые концентрации из соотношения (3).

(8)

При истечении газообразного или испарении жидкого топлива в воздух образуется ТВС с неравномерной концентрацией горючего по объему. Как отмечалось выше, произвести расчеты этих концентраций в подавляющем большинстве случаев невозможно из-за ряда объективных причин. Однако некоторые закономерности процесса горения бедных (с концентрацией горючего ниже стехиометрической) и богатых (с концентрацией горючего выше стехиометрической) смесей можно выделить.

Для бедных углеводородных смесей характерно полное сгорание горючего до СО₂ и Н₂О и остаток кислорода воздуха.

В богатых смесях углеводородное горючее полностью не сгорает из-за отсутствия достаточного количества кислорода воздуха. Это приводит к тому, что в продуктах горения богатых смесей присутствуют не вступившие в химическую реакцию с кислородом воздуха горючие элементы, в частности атомы углерода.

На месте взрыва ТВС внутри помещения можно наблюдать характерный налет сажи на поверхностях отдельных элементов строительных конструкций (стены, потолочные перекрытия или пол), который является признаком, того, что в этом объеме произошел взрыв богатой топливно-воздушной смеси. В местах истечения горючего газа и в непосредственной близости от поверхностей испарения жидкого топлива всегда присутствует ТВС с концентрацией горючего, превышающей стехиометрическое соотношение.

На процесс формирования облака топливно-воздушной смеси влияет соотношение молярных масс горючего и воздуха. Когда молярная масса горючего превышает молярную массу воздуха ( > 29), горючий газ при истечении опускается, заполняя нижнюю часть объема помещения. Одновременно газообразное топливо будет диффундировать в воздух, создавая при этом взрывоопасную концентрацию в определенных объемах ТВС. Область взрывоопасной концентрации будет перемещаться по объему в направлении от источника истечения и снизу вверх. Аналогичная картина будет наблюдаться при испарении жидкого горючего, так как его пары, как правило, в несколько раз тяжелее воздуха.

Соответственно, при образовании ТВС на основе газообразного горючего с < 29 газ после истечения поднимается, а область взрывоопасной концентрации смеси перемещается по объему в направлении от источника и сверху вниз.

Указанные процессы формирования ТВС приводят к тому, что после взрыва в помещении из-за избытка горючего для смесей с > 29 налет сажи может наблюдаться на полу и нижних частях стен, а при < 29 - на потолке и верхних частях стен.

Смесь горючего с воздухом будет создаваться вплоть до момента ее воспламенения, то есть до тех пор, пока в области взрывоопасной концентрации (близкой к стехиометрической) не окажется один из возможных источников воспламенения. При последующем взрыве из-за неравномерной концентрации горючего по объему ТВС в химическую реакцию с воздухом вступает лишь часть углеводородов.

Взрыв в помещении приводит к разрушению отдельных элементов строительных конструкций, в первую очередь окон и дверей, через проемы которых сжатые продукты горения и не прореагировавшая часть горючего вырываются наружу. Высокая температура указанных газов и доступ к новой порции кислорода воздуха создают условия для воспламенения и догорания горючего вне помещения. Именно этим объясняется тот факт, что взрывы ТВС в зданиях часто сопровождаются сильными форсами пламени из оконных и дверных проемов.

При взрыве ТВС возникает относительно небольшое избыточное давление газов внутри замкнутого объема, не способное вызвать бризантное (дробящее) действие на окружающие предметы. Однако время этого воздействия на отдельные элементы строительных конструкций в несколько тысяч раз превышает время действия ударной волны в непосредственной близости от заряда конденсированного взрывчатого вещества и определяется сотнями миллисекунд. Указанные обстоятельства, а также избыточное давление по всей площади строительного элемента помещения приводят к тому, что при взрыве ТВС могут разрушаться внутренние перегородки и потолочные перекрытия, выноситься из своих коробок оконные рамы и двери, трескаться и даже существенно перемещаться наружные стены и т.д. Взрыв хорошо подготовленной ТВС в однокомнатной квартире по энергии и разрушениям здания эквивалентен взрыву заряда тротила массой 20 кг, расположенного и геометрическом центре помещения.

Тротиловый эквивалент взрыва ТВС может быть определен по воздействию ударной волны на отдельные объекты на достаточно больших расстояниях от места взрыва. Это воздействие может проявляться в виде повреждений элементов строительных конструкций соседних зданий и, в частности, в виде полного или частичного разрушения остекления окон. При этом тротиловый эквивалент взрыва можно определить по методике, а его численное значение позволяет оценить массу горючего в исходной смеси с воздухом.

Теплота сгорания Q_r рассматриваемых горючих более чем в 10 раз превышает теплоту взрыва тротила и для углеводородов составляет 10 000-12 000 ккал/кг (табл. 1). Однако, учитывая особенности формирования и распространения ударных волн в воздухе при взрывах зарядов конденсированного ВВ и ТВС, масса горючего Мг при детонации стехиометрической смеси может быть определена по соотношению

(9)

где М_ТНТ - тротиловый эквивалент взрыва.

Следует отметить, что при скоростях горения 400-500 м/с действие ударной волны на больших расстояниях при детонации и дефлаграции ТВС будет одинаковым.

Зависимость (9) позволяет оценить минимальную массу взорвавшегося горючего, так как, во-первых, в объеме смеси всегда имеются области с концентрацией топлива, выходящей за пределы взрываемости, и, во-вторых, реакция взрывного превращения после воспламенения смеси протекает, как правило, не в детонационном, а в дефлаграционном режиме, при котором параметры воздушной ударной волны могут существенно снижаться. Опыт показывает, что для оценки разрушений при случайных взрывах неограниченных облаков ТВС тротиловый эквивалент в грубом приближении можно принять равным 2-10% от энергии, определенной по теплоте сгорания всего истекшего или испарившегося горючего. Для замкнутых объемов помещений, учитывая увеличение параметров волн сжатия за счет их интерференции и дифракции, а

также возможное догорание горючего после взрыва, можно принять верхнее из указанных значений, а именно 10%. В этом случае оценку массы истекшего горючего при взрывах ТВС в зданиях можно произвести по зависимости .

Материалы: http://studopedia.ru/9_33153_obshchie-svedeniya-o-vzrivchatih-toplivno-vozdushnih-smesyah.html

Как известно, в современных автомобилях установлены двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Это означает, что в цилиндрах двигателя сгорает не бензин и не дизель, а топливно-воздушная смесь. Происходит это следующим образом. Форсунки подачи топлива распыляют горючее, которое испаряется перед входящими клапанами в виде мелкодисперсной взвеси. А уже в цилиндрах происходит сгорание этих испарений, перемешанных с воздухом от электрической искры.

Таким образом, топливно-воздушная смесь (ТВС) – это производное из жидкого горючего и мелкодисперсного воздуха с включением парообразной фазы в небольшом количестве.

Причины богатоой топливной смести автомобиля

Таким образом, состав топливной смеси определяется отношением воздуха к горючему. Это отношение зависит от объема подачи жидкого топлива к цилиндрам. Когда происходит ускорение – происходит интенсивное насыщение жидкого топлива воздушной массой. Когда это соотношение нарушено, топливно-воздушная смесь богатая или бедная.

Приготовление топливно-воздушной смеси – это процесс, за который отвечает инжектор автомобиля. Инжекторная система впрыска готовит смеси с различным содержанием кислорода, и именно это обеспечивает многообразие режимов работы двигателя внутреннего сгорания. Именно состав топливной смеси позволяет автомобилю резко повысить скорость во время обгона или же преодолеть подъем.

Богатая смесь – это смесь, в которой воздуха содержится меньше, чем требуется, а бензина — больше, чем требуется. Скорость горения богатой смеси снижена, а потому ее догорание происходит уже в глушителе. Иногда такую смесь символично называют высококалорийной.

Существует математическая формула, определяющая, при каком соотношении атмосферного воздуха к горючему, топливная смесь будет нормальной, богатой или бедной. Считается, что нормальное соотношение – это смесь из 14,7 кг воздуха и 1 кг горючего в жидком виде. Если же соотношение 14:1 повышено в пользу воздушной смеси, – топливная смесь будет бедная. И, напротив, когда соотношение 14:1 в пользу жидкого топлива, – смесь будет богатой.

Искусственное форсирование мощности двигателя обеспечивается такой регулировкой подачи топлива, когда увеличивается количество подаваемого кислорода. Желание автовладельца сэкономить на расходе топлива достигается за счет подачи большего количества атмосферного воздуха.

Бедная топливная смесь

– это ТВС со сниженным содержанием бензина и с повышенным — воздуха.

Код ошибки, присваиваемый этой ошибке бортовым компьютером – Р0171. Дословно этот код расшифровывается, как очень бедная топливная подача. Иногда бедную ТВС называют низкокалорийной.

Бедная топливная смесь выдает себя такими признаками: очень плохая тяга, особенно заметная на крутых подъемах, перегрев двигателя, инжектор издает хлопающие звуки, из выхлопной трубы валит белый или серый дым.

Причины приготовления бедной ТВС: неисправность бензонасоса, использование бензина с водой или другими примесями, неисправность топливного датчика, неисправность вакуумных шлангов или впускного коллектора, форсунки подают слишком мало бензина, нарушение работы датчика давления.

Признаки образования богатой смеси

Образование богатой топливной смеси происходит с шикарным набором проявлений.

1. Первый и самый главный признак: загорается индикатор неисправности, выдаваемый бортовым компьютером автомобиля. Код ошибки: Р0172.
2. Глушитель автомобиля издает громкие хлопающие звуки. Происходит это из-за недостатка воздуха в цилиндрах двигателя и, как следствие, догорания воздуха уже в выхлопной трубе.
3. Выхлопные газы черного или серого цвета. Происходит из-за того, что ТВС сгорает не в двигателе, а в выхлопной трубе, отработанный газ не проходит никакой очистки фильтрами, при горении в трубе резко увеличивается количество атмосферного воздуха.
4. Автомобиль менее динамичен, менее мощный. Объясняется медленной скоростью сгорания топливной смеси. В результате медленного сгорания топлива, происходят провалы в мощности. При переобогащенной смеси возможно даже, что авто просто не сдвинется с места.
5. Резко возрос расход горючего. Объясняется неэффективностью расходования топливной смеси: низкую скорость сгорания, пытается покрыть дополнительным впрыском жидкого горючего.

Проблемы приготовления топливной смести автомобиля

Образование богатой топливно-воздушной смеси происходит в следующих случаях:

1. Причины, прямо связанные с некорректной эксплуатацией и неверной настройкой систем автомобиля:

• как результат неправильной регулировки топливной системы с целью уменьшения расхода горючего;
• как результат неправильной регулировки топливной системы с целью увеличения мощности.

1. Связанные с неисправной работой систем двигателя:

• форсунки подают слишком большое количество топлива;
• загрязнение воздушного фильтра;

• зияет воздушная заслонка;
• неисправность регулятора давления топлива;
• неисправность датчика расхода воздуха, неисправность системы улавливания паров бензина, некорректная работа экономайзера.

Первое, что следует устранить в том случае, если инжектор готовить богатую смесь, – это отказаться от всевозможных дополнительных настроек объема подаваемого воздуха или горючего. Возможно, на автомобиле производилась регулировка топливной системы. Если это так, необходимо эти регулировки отменить, так как длительная работа двигателя на богатой смеси может привести к поломке поршней и выходу из строя свечей.

Вторая распространенная причина образования богатой смеси – некорректная подача топлива форсунками. Заподозрить форсунки можно в том случае, если на внешней стороне инжектора есть следы от сгорания ТВС. Следы сгорания ТВС также можно обнаружить на одной из сторон медного уплотнительного кольца. Если такие признаки обнаружены, – надо проверить, корректно ли установлен инжектор, на месте ли уплотнительное кольцо.

Третья незаслуженно игнорируемая причина – загрязнение воздушного фильтра. Если фильтр сильно забит, происходит повышение давления в цилиндрах, и как следствие, ошибочное приготовление ТВС.

Четвертая причина приготовления богатой ТВС – это неполное закрытие воздушной заслонки/клапана. В этом случае давление в цилиндрах снижено и это, опять же, ведет к ошибкам в приготовлении ТВС и нарушении функционирования систем ДВС: форсунки начинают лить больше горючего, повышая расход и снижая мощность.

Если регулятор давления горючего полноценно не функционирует сам по себе, то ошибки здесь те же, что и в предыдущих двух случаях: повышенное либо пониженное давление в цилиндрах.

Шестая группа причин не так распространена. Проблемы с датчиком расхода воздуха, системой улавливания паров горючего либо проблемы с экономайзером – это зачастую, следствие. Однако если все предыдущие причины устранены, а проблема осталась – следует проверить эту группу причин. Если проблема действительно в них, то она решится элементарной заменой этих деталей.

Приготовление богатой ТВС – проблема очень распространенная, а потому прекрасно знакомая механикам в автосервисах и слесарных мастерских. Проблема приготовления плохой ТВС обычно устраняется быстро, буквально на раз-два и за небольшие деньги (в зависимости от уровня сервисного центра и модели автомобиля).

Надо отметить, что 90% ошибок решается простой регулировкой впрыска жидкого горючего. Главное здесь – устранить проблему вовремя, пока не сломался инжектор и не возникли другие проблемы: к примеру, могут прийти в негодность поршни, перегореть свечи и т.д.

Похожие темы

Всегда будьте в курсе наших новостей

Подпишись на ежедневную рассылку лучших новостей

Подписка бесплатна для любых мобильных абонентов Вы можете отказаться от рассылки в любой момент

Размещенная на сайте информация является собственностью администрации сайта и охраняется законом об авторском праве. Копирование информации возможно только при размещении активной гиперссылкой на страницу-источник.

Материалы: http://autodont.ru/system-of-injection/prigotovlenie-smesi