SKA
AD I WYTWARZANIE
MIESZANKI
PALIWOWO-POWIETRZNEJ
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Mieszanka palna i sposoby jej wytwarzania
W pierwszej fazie obiegu rzeczywistego (suw sprÄ™\
ania) czynnikiem roboczym
jest mieszanka palna.
Mieszanka palna jest mieszaninÄ… powietrza i par paliwa (a tak\
e paliwa w fazie
ciekłej) ró\
niącą się znacznie właściwościami fizycznymi od powietrza.
W zale\
ności od metody zasilania silnika paliwem rozró\
nia siÄ™ dwa sposoby
tworzenia mieszanki palnej:
zewnętrzne (gaz
nikowe, wtryskowe niskociśnieniowe)
wewnętrzne (wtryskowe wysokociśnieniowe)
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Zasilanie gaz
nikowe
Zasilanie gaz
nikowe - powietrze przepływające przez gaz
nik unosi kropelki paliwa
wydostajÄ…ce siÄ™ z jego rozpylacza. Proces odparowania paliwa zachodzi w
kanałach dolotowych, doprowadzających mieszankę do cylindrów.
Wewnątrz cylindrów mo\
e zachodzić odparowanie resztek ciekłego paliwa
zawartego w mieszance.
Stosowanie doładowania zdecydowanie poprawia jakość wytwarzanej mieszanki
palnej.
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Gaz
nik elementarny
a  schemat gaz
nika, b  zmiany prędkości i podciśnienia w przelocie gaz
nika
0-0, 1-1  charakterystyczne przekroje, 2  gardziel, 3  rozpylacz paliwa,4  dysza paliwowa,
5  przepustnica.
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Zasilanie wtryskowe niskociśnieniowe
Niskociśnieniowe zasilanie wtryskowe jest bardziej racjonalnym sposobem
wytwarzania mieszanki palnej ni\
zasilanie gaz
nikowe. Paliwo wtryskiwane jest w
sposób ciągły do głowicowych kanałów dolotowych, bezpośrednio przed
zaworami dolotowymi.
Zalety:
- prosta konstrukcyjnie aparatura wtryskowa (pompa, wtryskiwacze)
- wysoka niezawodność działania
- nieskomplikowane sterownie
- niezale\
ność pracy układu zasilania od poło\
enia samolotu i przeciÄ…\
eń
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Zasilanie wtryskowe
Wewnętrzne wytwarzanie mieszanki palnej występuje przy wysokociśnieniowym
(10-25 MPa) zasilaniu wtryskowym. Ciekłe paliwo jest rozpylane wewnątrz
cylindra, podczas napełniania go powietrzem i sprę\
ania powstajÄ…cej mieszanki.
Zalety:
- wysoki stopień rozdrobnienia strugi paliwa
- łatwość dostosowania składu mieszanki do okresowych warunków pracy silnika
- równomierny rozdział paliwa na poszczególne cylindry
- polepszenie napełniania cylindrów (mniejsze opory w kanałach dolotowych)
- niezale\
ność pracy układu zasilania od poło\
enia samolotu i przeciÄ…\
eń
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Skład mieszanki
Układ zasilania powinien zapewniać odpowiedni skład mieszanki palnej w
ka\
dych warunkach pracy silnika, bez względu na zmiany prędkości i wysokości
lotu samolotu (śmigłowca).
Skład mieszanki określa stosunek ilości powietrza par paliwa. Miernikiem
rzeczywiście doprowadzonej ilości powietrza do cylindra, decydującej o składzie
mieszanki, jest współczynnik nadmiaru powietrza:
L
Ä… =
Lt
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Skład mieszanki
PrzyjmujÄ…c, \
e benzyna lotnicza jest paliwem weglowodorowym o udziale
masowym głównych składników: węgiel  85,5%, wodór  14,5%, teoretyczne
zapotrzebowanie powietrza Lt do spalenia benzyny wynosi w przybli\
eniu:
kgpowietrza
Lt H"14,9
kgpaliwa
W zale\
ności od wartości współczynnika nadmiaru powietrza mieszanka palna
określana jest jako:
- bogata (Ä… < 1)
- uboga (Ä… > 1)
- stechiometryczna lub normalna (Ä… = 1)
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Skład mieszanki
Skład mieszanki palnej wpływa decydująco na prędkość jej spalania, która dla
silników tÅ‚okowych zawiera siÄ™ zwykle w granicach 30÷60 m/s.
Najszybciej spalajÄ… siÄ™ mieszanki palne, dla których Ä… H" 0,9 ÷ 0,95.
Im szybciej spala siÄ™ mieszanka, tym bardziej przebieg spalania w obiegu
rzeczywistym zbli\
a się do izochorycznego, a więc większe jest pole obiegu i
proporcjonalna do niego moc silnika.
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Skład mieszanki
Skład mieszanki wpływa nie tylko na moc silnika ale tak\
e na jego ekonomiczność
wyra\
onÄ… przez jednostkowe zu\
ycie paliwa cj.
P
cj
Najmniejsze jednostkowe zu\
ycia paliwa cj
wystÄ™pujÄ… przy Ä… = 1,1÷1,2 co jest
P
związane z niejednorodnością składu
mieszanki palnej.
W silnikach lotniczych unika siÄ™ spalania
mieszanek ubogich (ą >1,1) ze względu
na małe prędkości spalania, co prowadzi
cj
do wzrostu temperatury spalin pod koniec
ich rozprÄ™\
ania oraz podczas suwu wylotu.
Jest to przyczynÄ… przegrzewania silnika, a
Ä…
szczególnie zaworów wylotowych.
0,9 1,0 1,1 1,2
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Skład mieszanki
Silnik powinien być zasilany mieszanką jednorodną (homogeniczną), zawierającą
jak najmniej nieodparowanego paliwa, o zmiennym składzie w zale\
ności od
warunków pracy:
- podczas pracy z mocÄ… maksymalnÄ… Ä… H" 0,9 ÷ 0,95
- podczas pracy na zakresie ekonomicznym Ä… H" 1,05 ÷ 1,1
- podczas biegu jaÅ‚owego Ä… H" 0,7 ÷ 0,75 (niekorzystne warunki spalania
mieszanki, konieczność ograniczenie nierównomiernej pracy silnika)
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Zasada działania silnika
GMP(ZZ)
DMP(ZW)
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Zasada działania silnika
Suw dolotu  tłok przesuwa się od ZZ do ZW, ciśnienie w cylindrze spada, dzięki
czemu następuje zasysanie mieszanki paliwo-powietrznej przez otwarty zawór
dolotowy. Mieszanka ta jest uprzednio wytworzona w układzie zasilania. W czasie
tego suwu zawór wylotowy pozostaje zamknięty.
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Zasada działania silnika
Suw sprÄ™\
ania  po osiągnięciu ZW tłok rozpoczyna ruch ku ZZ. Oba zawory
pozostają zamknięte. Przesuwający się tłok sprę\
a mieszankÄ™. Gdy znajdzie siÄ™
w pobli\
u ZZ, przeskok iskry elektrycznej między elektrodami świecy zapłonowej
powoduje zapłon mieszanki.
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Zasada działania silnika
Suw pracy  mieszanka spala się gwałtownie. Wywiązywane w tym procesie
ciepło powoduje wzrost temperatury gazów, a tym samym gwałtowny wzrost
ciśnienia nad tłokiem. Rozprę\
ające się gazy cisną na tłok i przesuwając go ku
ZW wykonują pracę. Obydwa zawory pozostają zamknięte. Objętość nad tłokiem
powiększa się, maleje zarówno ciśnienie gazów w cylindrze, jak i ich temperatura.
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Zasada działania silnika
Suw wylotu  tłok ponownie przesuwa się ku ZZ i przez otwarty zawór wylotowy
wypycha spaliny z cylindra. Proces usuwania spalin trwa do chwili zamknięcia
zaworu wylotowego, po czym rozpoczyna siÄ™ kolejny cykl pracy silnika.
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Zasada działania silnika
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Doładowanie
Doładowanie silnika polega na napełnianiu jego cylindrów świe\
ym Å‚adunkiem
wstępnie sprę\
onym, tj. o ciśnieniu wy\
szym ni\
ciśnienie barometryczne.
Celem doładowania jest zwiększenie mocy silnika w stosunku do wartości
osiąganej przy swobodnym zasysaniu do cylindrów świe\
ego Å‚adunku, pozwala
na utrzymanie wysokiej mocy silnika (bliskiej nominalnej) w szerokim zakresie
zmian wysokości lotu.
Silniki lotnicze doładowywane są najczęściej przy u\
yciu sprÄ™\
arek
promieniowych. W zale\
ności od sposobu napędzania sprę\
arki rozró\
nia siÄ™:
- doładowanie mechaniczne
- turbodoładowanie
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Doładowanie
a-doładowanie mechaniczne, b- turbodoładowanie
1  silnik, 2  sprÄ™\
arka, 3  przekładnia mechaniczna, 4  turbina
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Doładowanie
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Doładowanie
- maksymalne sprÄ™\
e sprÄ™\
arek doÅ‚adowujÄ…cych Ä„S=1,8÷2,3
- na małej wysokości sprę\
e ogranicza siÄ™ do wartoÅ›ci Ä„S=1,3÷1,6 (nadmierne
obciÄ…\
enia mechaniczne i cieplne), czas pracy silnika przy maksymalnym
Å‚adowaniu  do kilku minut
- prę dkości obrotowe sprę\
arki wynoszÄ… przewa\
nie 20÷30 tys.obr/min
- moc pobierana przez sprÄ™\
arkę z napędem mechanicznym dochodzi do
10÷15% mocy silnika, przeÅ‚o\
enia przekÅ‚adni przyspieszajÄ…cych ir = 6÷10
- regulacja ciśnienia ładowania odbywa się przez dławienie przepływu w kanale
doprowadzajÄ…cym powietrze do sprÄ™\
arki (regulator ciśnienia ładowania)
- minimalna wysokość, na której przepływ jest całkowicie oddławiony nazywa się
wysokością obliczeniową (nominalną)
- zakres wysokości lotu, przy których utrzymywane jest stałe ciśnienie ładowania
mo\
e być rozszerzony przez zastosowanie dwubiegowego napędu sprę\
arki
(silniki wysokościowe)
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Dwubiegowy napęd sprę\
arki doładowującej
1-sprzęgło sprę\
yste, 2-sprzęgło cierne odśrodkowe, 3-sprzęgło cierne płytkowe, 4-przekładnia obiegowa
SKA
AD I WYTWARZANIE MIESZANKI PALIWOWO-POWIETRZNEJ
Spalanie stukowe i detonacyjne  zagadnienie do
samodzielnego opracowania
- hipotezy dotyczące przyczyn występowania
- objawy
- wpływ spalania stukowego na moc i sprawność silnika
- skutki spalania stukowego dla konstrukcji silnika
- konstrukcyjne sposoby zapobiegania
- eksploatacyjne sposoby zapobiegania