Химический подход к увеличению мощности двигателя внутреннего сгорания

Требования к топливу:

1) обеспечение быстрого  и надежного пуска двигателя  независимо от температуры окружающей  среды;

2) осуществление процесса  сгорания так, чтобы не образовывался  нагар и не откладывался кокс  на поверхностях камеры сгорания;

3) отсутствие чрезмерных  износов и коррозии зеркала цилиндра, поршневых колец и поршня;

4) протекание сгорания  так, чтобы в процессе повышения Р и t не происходило чрезмерное увеличение силовых нагрузок и тепловых напряжений в основных деталях двигателя;

5) обеспечение условий  полного и своевременного сгорания и безвредности продуктов сгорания.

Эти же требования относятся  и к ДВС, так как их конструкция  и регулировка может привести у тому, что при хорошем топливе  возникнут все указанные недостатки.

Энергетический состав топлива

Энергетический состав топлива – массовое или объемное содержание отдельных элементов в топливе. Элементарный состав жидкого топлива принято выражать в единицах массы.

Для одного килограмма жидкого  топлива, состоящего из углерода (С), водорода (Н) и кислорода (О_т) при отсутствии серы можно написать

С + Н + О_т = 1 кг.

Химические реакции  при сгорании топлива (полном)

Предполагается, что в  результате реакции С, Н, с О воздуха  образуется СО₂ и Н₂О

С + О₂ = СО₂ и 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О.

При расчете исходных и конечных продуктов реакции в массовых единицах получим:

12 КГ /С/ = 32 КГ /О₂/ = 44 КГ /2Н₂О/;

4 КГ / Н₂/ + 32 КГ / О₂/ = 32 КГ /Н₂О/.

Соответственно

(1)   С_кг /С/ + 8/3С_кг /О₂/ = 11/3С_кг /СО₂/

и для Н_кг /Н₂/

(2)   Н_кг /Н₂/ + 8Н_кг /О₂/ = 9Н_кг /Н₂О/.

Наименьшее количество кислорода О₀, которое необходимо подвести извне к топливу для полного его окисления, называется теоретически необходимым количеством кислорода. Из уравнений (1) и (2) следует, что для полного сгорания 1 кг топлива необходимо кислорода

О₀ = 8/3С + 8Н – О_т кг.

Кислород содержится в воздухе, где его 23% по массе, а  по объему 21%, воздуха необходимо

 кг

или

 к/моль.

Теоретически необходимое  количество воздуха может быть найдено  через характеристику топлива 

.

 к/моль.

Кажущаяся молекулярная масса воздуха  , следовательно

 кг.

В ДВС количество действительно  потребляемого воздуха может быть меньше, больше или равно  , что оценивается  :    

При стехиометрической смеси  ,  ; если  <1, смесь богатая,  >1, смесь бедная. В бензиновых ДВС при полной открытой дроссельной заслонке небольшая экономичность достигается при  = 1,1-1,3. Максимальная мощность достигается при  = 0,85-0,9.

 

 

Рис. 1 – карбюраторный  двигатель, 2 – дизель

В дизелях, в которых применяется качественное регулирование,   от 5 при малых нагрузках до  = 1,4-1,25 при полной нагрузке.

2.2.Что такое  октановое число? Как влияет  октановое число бензина на  качество работы двигателя

На сегодняшний день основная часть современных автомобилей  имеют 4-тактные моторы, т.е. работают по принципу впуск-сжатие-рабочий ход-выпуск. Второй такт, т. е. сжатие, это работа поршня, который сжимает воздух с топливом в камере сгорания, пока свеча не даст возгорание. То, до какого состояния сжимается воздух с топливом (степень сжатия) в автомобильном мире называют коэффициентом сжатия мотора. У 4-тактного бензинового мотора коэффициент сжатия может составлять 8:1.

Что, же такое октановое  число? Октановое число - это показатель качества топлива. Октановое число характеризует то, насколько топливо может сжаться до того, как само воспламенится. Октановое число бензина - это явный показатель качества бензина. Т. е., чем выше октановое число бензина, тем качественней бензин, а значит тем выше его стоимость. А вы сами понимаете, что качество бензина, это все равно, что качество крепления запасного колеса - чем лучше закрепишь, тем дальше поедешь.

То есть высокое октановое  число бензина может обеспечить возгорание топлива не при помощи искры от свечи зажигания, а при  помощи сильного сжатия топлива с  воздухом. Во время большого сжатия бензина и воздуха происходит детонация. Именно она  может привести к повреждениям в моторе, октановое число этот момент предотвращает. Своего рода октановое число бензина – это характеристика бензина к устойчивости на детонацию.

Как правило, октановое число может  быть от 0 до 100 единиц. «0» означает, что детонационная стойкость н-гептана, число «100», то, что детонационная стойкость изооктана. Короче то, что чем выше октановое число бензина, тем более он устойчив к детонации, все понятно. Но как увеличить октановое число бензина? Ведь качественное топливо - это в первую очередь мощность двигателя и его бесперебойная работа.

Еще в начале прошлого века октановое число бензина  увеличивали за счет добавления TEL - тетраэтилсвинца. То есть при использовании  дешевого бензина благодаря TEL можно  было увеличить мощность двигателя. Но такой бензин имеет слишком токсичные выхлопы, потому сегодня данный метод не применяют в производстве бензина, из-за чего мы видим большую стоимость на бензин с высоким октановым числом. Топливо с TEL используется только для самолетов, да и то, сегодня  ведутся разработки получения высококачественного топлива без свинцовой добавки.

Октановое число бензина  имеет влияние на работу ДВС мощностью 300 и больше л.с. Мощность может повыситься на 10-15 л.с. На маломощных ДВС октановое число не имеет значения в плане мощности . Мощность какой была, такой и останется.

Тип топлива. Марка потребляемого бензина или дизельного топлива (ДТ). В современных автомобилях возможно использование любых марок, но при снижении октанового числа падают ресурсная прочность и мощность, а при повышении сверх нормы — повышается мощность, но снижается ресурс. Также при повышении октанового числа увеличивается теплоотдача, что может привести к раннему перегреву. Пример марок топлива: А-76, А-92, АИ-98, А-95Евро, ДТ, ДТ Евро, ДТ Супер. Расход масла. Измеряется в литрах, но на 1000 км. Максимальный показатель — 1л/1000км для исправной машины.

2.3. Оксид азота  – N₂O

NОS, он же нитрос, он же оксид  азота - это бесцветный газ,  молекула которого состоит из  двух атомов азота и одного атома кислорода и где доля кислорода значительно больше, чем в воздухе. Это позволяет смеси гореть с выделением большего количества тепла, иными словами, быстрее и "жарче". Процесс этот, в свою очередь, увеличивает давление в цилиндре, и как результат - повышается мощность.

Устанавливаются баллончики с нитросом в основном стритрейсерами. Попадание такого нестандартного топлива, как смесь оксида азота, в камеру сгорания двигателя приводит к моментальной прибавке мощности в 100 л.с. и выше. Однако с повышением мощности, разумеется, значительно увеличивается и износ двигателя, который, выдержав несколько гонок, вскоре будет требовать капитального ремонта.

Заключение

Двигатели внутреннего сгорания играют важную роль в жизни человечества. Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно: они приводят в движение самолеты, теплоходы, автомобили, тракторы, тепловозы. Одной из важных характеристик ДВС является мощность.  Целью моей курсовой работы был анализ работы и установление степени влияния химических факторов  на мощность ДВС.

По результатам выполнения курсовой работы можно сделать следующие выводы:

• изучены принципы работы двигателя внутреннего сгорания;
• проведен анализ влияния химических факторов на мощность двигателя внутреннего сгорания.
• установлено, что на мощность ДВС влияют следующие факторы:   вид топлива и его химические реакции при сгорании, октановое число бензина. Увеличение октанового числа топлива приводит к увеличению мощности. Кроме того, использование смеси оксида азота в камере сгорания двигателя приводит к моментальной прибавке мощности в 100 л.с. и выше.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Абстракт

Фамилия: Хасенханов

Имя: Алимхан

Руководитель: Хамзина  Г. Т.

Тема: Химический подход к увеличению мощности ДВС.

Цель: анализ работы ДВС и влияние химических факторов на его мощность.

Задачи:

1. Изучение принципов  работы ДВС.

2. Химические факторы и их влияние  на его мощность ДВС.

Ожидаемый результат: Установление влияния химических факторов на мощность ДВС. Узнав степень влияния химических факторов, мы сможем воздействовать на них с целью  увеличения мощности ДВС.

 

 

 

 

 

Abstract

Surname: Khasenkhanov

Name: Alimkhan

The head: Hamzina G. T.

Theme: The chemical approach to increase in capacity engine.

Purpose: the analysis of work engine and influence of chemical and physicalfactors on its capacity Problems:

     1. Studying of principles of work engine.

     2. Chemical factors and their influence on its capacity engine.

Expected result: Having learnt degree of influence of and chemical factors, we can influence them for the purpose of increase in capacity engine.

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. www.Google.kz
2. www.Wikipedia .org
3. www.Referat.ru