КОНКУРСНапомним, мотоциклист листал книжку по двигателям (что само по себе радует) и задумался: почему при том что стехиометрическая бензовоздушная смесь (14,7 кг воздуха на 1 кг бензина) позволяет высвободить энергию топлива наиболее полно, максимальной мощности от нее не получить. А получить ее позволяет лишь обогащенная смесь, которая и сгорает-то не до конца… Напомним, что стехиометрический состав горючей смеси (от др.-греч. «стехио» – основа, элемент и «метро» – измеряю) подразумевает, что в смеси окислителя ровно столько, сколько необходимо для полного окисления топлива. При этом часто говорят, что коэффициент избытка воздуха для горючей стехиометрической смеси равен единице (зачастую удобнее считать состав смеси не в кг/кг, а в абсолютных долях). Денис Висицкий напоминает, что в зависимости от соотношения бензина и воздуха различают следующие горючие смеси: нормальная горючая смесь состоит из 1 кг бензина и 14,7 кг воздуха; обедненная горючая смесь содержит на 1 кг бензина от 15 до 17 кг воздуха; бедная горючая смесь имеет в своем составе свыше 17 кг воздуха на 1 кг бензина; обогащенная горючая смесь содержит от 13 до 15 кг воздуха на 1 кг бензина; богатая горючая смесь на 1 кг бензина содержит менее 13 кг воздуха. Как излишнее обеднение, так и излишнее обогащение приводят к перебоям зажигания, то есть смесь не сможет воспламениться от искры. Если бы бензин сгорал полностью, кислород (О2), соединяясь с углеродом (С) и водородом (Н) топлива, образовывал бы углекислый газ (С02) и воду (Н20). Идеальный двигатель потреблял бы в необходимом соотношении воздух и топливо, отдавая природе только углекислый газ и воду. При обеднении смеси выбросы СО уменьшаются, СН немного растет (из-за худших условий сгорания), как и содержаниеПРАВИЛЬНЫХ ОТВЕТОВ НА ВОПРОС О МОЩНОСТНОЙ СМЕСИ МЫ ПОЛУЧИЛИ НЕМАЛО. А НАИБОЛЕЕ ИНТЕРЕСНЫЙ ПРИШЕЛ ИЗ ТОМСКА, ОТ М.В. МАЛИНОВСКОГО. НАДЕЕМСЯ, МОТОЦИКЛЕТНЫЕ ПЕРЧАТКИ GS PRO ОТ BMW ПОМОГУТ ЕМУ ГОТОВИТЬ СМЕСЬ ЕЩЕ ЛУЧШЕ, ОТКРУЧИВАЯ РУЧКУ ГАЗА СВОЕГО МОТОЦИКЛА.ОТВЕТ НА ЗАДАЧУ ИЗ № 9ОТКУДА СИЛЫ?окислов азота NOх (напомним, в воздухе содержится 78 % азота). А вот на богатой смеси выбросы СО и СН огромны, а NOх, наоборот, меньше. Кое-кому из наших читателей задачка показалась слишком простой. Дескать, «здесь действует принцип паровоза – чем больше угля в топке, тем больше энергии освобождается при горении». Но напомним, что речь идет не о количестве смеси, а о ее составе, поэтому паровоз катит мимо кассы. Была и другая версия: «топливо не может равномерно распределиться в воздушной массе поэтому нужен избыток топлива». Это справедливо, но только при пусковых режимах, когда часть топлива действительно не смешивается с воздухом, а оседает на стенках впускного коллектора, цилиндре и т.п. В условиях же нормальной работы двигателя смесь перемешивается достаточно равномерно. Более того, конструкторам приходится специально проектировать камеру сгорания, чтобы обеспечить неравномерность заряда – только не для увеличения мощности, а для того, чтобы позволить мотору работать на бедной смеси (которая возле электродов свечи как раз должна быть нормального состава, иначе работа двигателя станет неустойчивой). Но эти искусы пока относятся к автомобильным двигателям, поэтому вернемся к нашей обогащенной смеси и мотоциклам. Ключом к правильному ответу стала фраза о скорости сгорания смеси. Действительно, обогащенная смесь сгорает менее эффективно, но заметно быстрее стехиометрической. Однако не только многие авторы писем, но и авторы учебников полагают, что «при этом из-за недостатка воздуха (по сравнению с теоретически необходимым) часть топлива, содержащегося в смеси, не успевает сгореть и поэтому экономичность двигателя ухудшается». Нет, в таких условиях сгорает не часть, а практически все топливо. Однако сгорает оно при этом не полностью. И на выходе мы получаем не несгоревшее топливо, а продукты его неполного сгорания – тот самый канцерогенно-удушающий букет. Кстати, при пуске дизельного двигателя можно наблюдать как неполное сгорание топлива – черный, сажевый дым выхлопа, так и действительно несгоревшее топливо, когда дым – белый, с запахом солярки. Но при работе бензинового мотора такого не бывает, если только нет пропусков зажигания. Итак, нас интересует, почему двигатель выдает максимальную мощность при работе на обогащенной смеси при соотношении около 13 кг воздуха на 1 кг бензина. Сергей Пигорев рассуждает совершенно справедливо: «Дело в том, что при воспламенении рабочей смеси оно сгорает не мгновенно, а образуется фронт пламени, который распространяется по объему рабочей смеси. Скорость распространения фронта пламени увеличива-ется с повышением давления сгорания и снижается в конце фазы сгорания». Его дополняет Максим Малиновский: «Мощность двигателя мотоцикла или автомобиля во многом определяется скоростью сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя. Скорость сгорания в свою очередь сильно зависит от состава смеси, который характеризуется коэффициентом избытка воздуха. При коэффициенте избытка воздуха равном единице (на 1 кг топлива приходится 14,7 кг воздуха) обеспечивается полное сгорание топлива, попавшего в цилиндр, что необходимо для снижения токсичности отработавших газов (т.е. для экологии). Однако для получения максимальной отдачи от двигателя на 1 кг топлива должно приходиться от 12,5 до 13,2 кг воздуха. При такой пропорции коэффициент избытка воздуха находится в пределах 0,85–0,9 и при такой смеси достигается наибольшая скорость сгорания, так как в этом случае температура газов во фронте пламени становится максимально большой и способствует ускорению прогрева и воспламенению прилегающих слоев свежей рабочей смеси. При сильном обеднении или обогащении смеси скорость сгорания сильно снижается, вплоть до прекращения воспламенения».ВНИМАНИЕ, КОНКУРС!Мы продолжаем конкурс на призы компании BMW, начатый в «Мото» № 5-2010. Ваши ответы на задачи из разных областей техники послужат школой для всех.8. Менять или не менять?У меня Honda CBR900RR. В последее время в расширительном бачке постоянно закипает антифриз. Промывка радиатора и замена антифриза ничего на дала. Термостат в порядке. Знакомый механик посоветовал поменять прокладку ГБЦ, мол наверняка пробило. Но лезть в мотор не хочется. Может быть, все-таки причина не в прокладке?Ответы с пометкой «Задача» присылайте на почтовый или электронный адрес редакции (см. с. 4) до 15 января 2011 года. Не забудьте указать удобный для вас способ быстрой связи.декабрь 2010 moto.zr.ru69
