Зажигание

Зажигание

ЗАЖИГАНИЕ В ДВИГАТЕЛЯХ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, способ воспламенения взрывчатых газов.

Виды зажигания. Различают следующие виды зажигания в двигателях внутреннего сгорания: 1) зажигание посредством пламени, 2) зажигание каталитическое, 3) зажигание нагретым телом (калильное), 4) зажигание нагретым газом (воздухом), 5) зажигание впрыскиванием, 6) зажигание электрической искрой.

1) 3ажигание посредством перенесения пламени состоит в том, что какой-либо горящий газ поступает в цилиндры двигателя в определенный момент готовности рабочей смеси к взрыву и своим соприкосновением со взрывчатым газом производит взрыв смеси. Этот способ зажигания применялся в первых газовых стационарных двигателях и в настоящее время оставлен.

2) Каталитическое зажигание заключается в том, что в рабочей смеси, приходящей в соприкосновение с некоторыми телами, например, с губчатой платиной, наступает энергичная химическая реакция, и рабочая смесь взрывается. Каталитическое зажигание в современных двигателях внутреннего сгорания также оставлено (однако, этот способ широко применяется в других установках, как, например, при зажигании газовых фонарей, горелок, и т. п.).

3) 3ажигание нагретым телом (калильное зажигание) находит довольно широкое применение в газовых и керосиновых двигателях или в двигателях, работающих на соляровом масле. Калильные тела, служащие для взрыва рабочей смеси в двигателях внутреннего сгорания, выполняются в виде полых шаров, цилиндров (трубок); этими телами могут служить также и стенки газовиков или другие части камеры сгорания, хорошо защищенные от охлаждения. Перед пуском двигателя калильные тела разогреваются предварительно посредством бензиновых или керосиновых ламп. Дальнейший нагрев калильного тела происходит за счет тепла, выделяющегося при сгорании рабочей смеси. Иногда калильные тела применяются для зажигания рабочей смеси только во время пуска двигателя. В таких случаях калильное тело выполняется в виде спирали, нагреваемой электрическим током.

4) 3ажигание нагретым газом, в частности нагретым воздухом, находит широкое применение в двигателях Дизеля. В этих двигателях нагрев воздуха производится путем сжатия до 30—35 atm; вследствие такого высокого сжатия температура воздуха повышается настолько, что впрыскиваемая горючая жидкость быстро воспламеняется.

5) 3ажигание впрыскиванием состоит в том, что перед концом каждого хода сжатия в цилиндр двигателя внутреннего сгорания впрыскивается небольшое количество легко воспламеняющегося вещества, как, например, трехводородного фосфора (РН3), содержащего следы жидкого фосфористого водорода (Р2Н4), либо смеси негорючих или горючих газов со следами жидкого фосфористого водорода. Этот способ практического применения не получил.

6) 3ажигание электрической искрой является наиболее распространенным способом воспламенения взрывчатых газов. Здесь находит применение искра, получающаяся от токов низкого или высокого напряжения и высокой частоты, а также от электростатических разрядов. В современных двигателях внутреннего сгорания на газовом или легком топливе зажигание осуществляется главным образом от искры низкого или высокого напряжения. Электрическое зажигание имеет преимущество перед другими видами зажигания в отношении надежности действия и возможности регулировки момента вспышки.

Сущность зажигания. Каждый взрывчатый газ как таковой может существовать лишь в известных пределах давления и температуры. Он обладает значительной потенциальной химической энергией, которая освобождается, как скоро состояние газа переходит границы этой области. Для каждого газа существует особая температура, достижение которой всегда обусловливает собой начало реакции. Эта температура называется температурой вспышки или воспламенения и является функцией давления. Т. о., для воспламенения взрывчатой смеси необходимо довести температуру газа до температуры вспышки. Это достигается или путем сжатия рабочей смеси или посредством соприкосновения части взрывчатого газа с телами, имеющими температуру выше температуры вспышки. Чтобы произвести взрыв, требуется затрата энергии, которая незначительна в сравнении с энергией сильного взрыва, но различна в зависимости от того, как далеко взрывчатый газ находится от своего состояния воспламенения, а также в зависимости от того, каким образом эта энергия ему сообщается. Если затратой внешней энергии довести до воспламенения не всю имеющуюся массу взрывчатого газа одновременно, а лишь какую-либо часть ее, то, хотя последовательно будут воспламеняться различные части, в каждый данный момент в состоянии сгорания будет находиться лишь чрезвычайно тонкий слой газовой массы. Толщина этого слоя зависит от быстроты хода самой химической реакции, от степени диссоциации и т. д., но она во всех действительно взрывчатых смесях настолько мала, что этот слой принято называть поверхностью сгорания.

Поверхность сгорания разделяет всю имеющуюся массу газа на две части. Впереди ее находится еще не воспламенившаяся и вообще еще даже мало нагревшаяся взрывчатая смесь, позади же, вблизи поверхности сгорания, еще сильно нагретые продукты сгорания. Для того чтобы вспышка могла передаваться от одного слоя к другому, необходимо, чтобы сгорающий или уже сгоревший слой отдавал прилежащему еще холодному слою достаточно энергии, чтобы довести ее до температуры вспышки. В случае взрывной волны эта энергия передается в виде механической (давления, толчка) и уже только в новом слое мгновенно обращается в тепловую. В случае же обыкновенного горения энергия, требующаяся для воспламенения, передается от слоя к слою непосредственно в виде теплоты, т. е. процессом теплопроводности. Взрывание смеси происходит с различной скоростью в зависимости от теплотворной способности, чистоты, температуры и степени сжатия газа, способа зажигания, формы камеры сгорания и прочих практических условий.

За последнее время основной взгляд на зажигание как на причину воспламенения взрывчатых смесей, заключающуюся гл. обр. в том, чтобы тем или иным способом довести всю массу взрывчатого газа или части его до температуры вспышки, начинает претерпевать изменения. Опыты, произведенные Томсоном, Торнтоном, Уилером и другими, показывают, что в некоторых случаях взрывчатые газы не могут взрываться под действием электрических искр или накаленной проволоки, несмотря на то, что температура, как самой искры, так и проволоки выше, чем температура вспышки. С другой стороны, опыты показывают, что можно взрывчатую смесь воспламенить и холодным телом, помещая, например, в газовую смесь платиновую пластинку и действуя на нее Х-лучами. Работы этих авторов приводят к выводам, что причина зажигания взрывчатых газов кроется не в температурном состоянии, а зависит гл. обр. от степени ионизации газа, т. е. от числа ионов, приходящихся на единицу объема. Поэтому основной задачей зажигательных устройств является производство ионизации взрывчатых газов, причем, для того чтобы получился взрыв газовой смеси, ионизация д. б. такова, чтобы при ней в единице объема получалось не менее определенного количества ионов, иначе взрыв не может наступить. 

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 8 - 1929 г.