Эксплуатационные свойства бензина и его фракционный состав


Эксплуатационные свойства бензинаНадежная, эффективная, долговечная и экономичная работа бензинового двигателя будет обеспечена только в том случае, если бензин удовлетворяет следующим требованиям:

- Имеет высокие карбюрационные свойства, т.е. образует такую рабочую смесь, которая обеспечивает легкий пуск двигателя и устойчивую работу при
всех возможных режимах.
- Не вызывает детонационного сгорания смеси, т.е. имеет достаточную детонационную стойкость.
- Обеспечивает полное сгорание, не вызывает смоло- и нагарообразования на деталях двигателя.
- Обладает высокой стабильностью, т.е. при длительном хранении, перекачках и транспортировке состав и свойства остаются без существенных изменений. При хранении не вызывает коррозии металла резервуаров, а при сгорании - деталей двигателей от действия продуктов сгорания (имеет высокие антикоррозионные свойства). Теплота сгорания топливовоздушной смеси должна быть максимально возможной.

Соответствие бензина перечисленным требованиям зависит от его физико-химических свойств:
- Фракционный состав;
- Детонационная стойкость;
- Давление насыщенных паров;
- Теплота сгорания и т.д.

С фракционным составом связаны такие характеристики двигателя, как его пуск, образование паровых пробок в системе питания, прогрев и приемистость, экономичности и долговечность работы.

Фракции бензина по кривой перегонки подразделяются на:
- пусковые (низкокипящие)
- рабочие
- концевые

Сущность определения фракционного состава сводится к следующему. Бензин в количестве 100 мл нагревают в специальном приборе, образующиеся пары охлаждают, они конденсируются, превращаются в жидкость, которую собирают в мерный цилиндр (мензурку). Во время перегонки записывают температуру начала кипения (падения первой капли в цилиндр), а затем выкипания 10, 50 90% и конца кипения. Эти данные приводят в стандартах и паспортах качества.

Для обеспечения надежного пуска двигателя при полной исправности систем питания и зажигания необходимо соблюдение следующих условий. Частота вращения вала двигателя на режиме пуска не должна опускаться ниже определенного порога, при котором снижение расхода воздуха приводит к перебоям в смесеобразовании и истечении топлива в диффузор карбюратора. Кроме того, понижение пусковой частоты вращения уменьшает интенсивность сжатия смеси в цилиндре двигателя, что приводит к увеличению потерь тепла в стенки цилиндра (возможна даже конденсация испарившегося топлива на холодных деталях двигателя) и потерь давления из-за прорыва через поршневые кольца. Для успешного зимнего пуска частота вращения вала двигателя должна быть не ниже 70 об/мин.

Однако, кроме требования к частоте существует требование к количеству паров бензина. В условиях двигателя воспламеняется и сгорает только испаренная часть бензина, подаваемого в мотор. Не испарившиеся фракции в сгорании не участвуют и стекают в картер, смывая масляную пленку со стенок цилиндра. Чем ниже температура воздуха при пуске холодного двигателя, тем в меньшем количестве испаряются легкие фракции бензина, и тем более затруднен пуск. Для облегчения пуска количество легких фракций в бензине должно быть увеличено.

Повышенное содержание низкокипящих фракций в бензине не всегда является положительной особенностью. При этом может увеличиться склонность бензинов к паровым пробкам. Паровые пробки в системе питания двигателя - довольно часто встречающаяся неисправность при использовании зимнего бензина в летнее время. С целью устранения этих явлений применяются байпасные каналы для перекачки части топлива и возникающих пузырей в бензобак. Кроме того, регламентируется температура начала кипения бензинов (для летних сортов) и температура перегонки 10%, также регламентируется значение давления насыщенных паров.

Такие характеристики двигателя, как время его прогрева и приемистость связаны со значением температуры перегонки 50% бензина. Прогрев двигателя определяется временем от начала его пуска до температуры охлаждающей жидкости в пределах 80…95°С.

Приемистостью двигателя называют его способность обеспечивать быстрый разгон автомобиля. Чем меньше время прогрева двигателя, тем ниже расход бензина, затраты времени, а также износ деталей двигателя. С понижением температуры окружающего воздуха требуются бензины с более низкой температурой перегонки 50% бензина. Применение бензинов с Т50% для летнего сорта не выше 115°С и зимнего не выше 100°С обеспечивает быстрый прогрев двигателя и его хорошую приемистость. Температура перегонки концевых фракций влияет на полноту испарения топлива, полноту сгорания, на токсичность выхлопа, а также на экономичность и износ двигателя.

Концевые фракции поступают в цилиндр не испарившись, они не участвуют в сгорании и экономичность двигателя ухудшается. Тяжелые фракции бензина, осевшие на стенках цилиндра смывают масло и увеличивают износ. Несгоревшее топливо откладывается на поверхностях камеры сгорания и поршней в виде нагара, который инициирует детонацию и калильное зажигание, нарушающие работу двигателя. Чем меньше Т90% и Тк.п. бензина тем лучше. Для бензинов установлены нормы на Т90% и Тк.п.: для летнего бензина соответственно не выше 180 и 195°С, для зимнего - не выше 160 и 185°С.

Давление насыщенных паров характеризует испаряемость бензиновых фракций и их пусковые качества. Давление (или упругость) паров бензина зависит от его химического и фракционного состава. Как правило, чем больше в топливе содержится легкокипящих углеводородов, тем выше упругость паров. Давление насыщеных паров возрастает также с повышением температуры. Определяют давление паров, выдерживая испытуемый бензин 20 мин в герметичном резервуаре при 38°С и соотношении объемов бензина и его паров 1:4. По прошествии данного времени по манометру фиксируют давление паров бензина.

Использование бензина с высокой упругостью паров приводит к повы- шенному образованию паровых пробок в системе питания, снижению наполнения цилиндров, падению мощности. В летних сортах давление насыщенных паров не должно быть больше 0,066 МПа (500 мм рт. ст.). Зимние сорта бензинов имеют большее давление 0,066МПа…0,093МПа (500…700 мм рт. ст.).

Теплотой сгорания называют количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг жидкого или твердого топлива. Различают два понятия теплоты сгорания: высшую и низшую. Высшая теплота (НВ) - это максимально возможное количество тепла, полученное расчетным способом при допущении, что вода, содержащаяся в топливе, а также получаемая от сгорания водорода, находится в капельно-жидком состоянии. Низшая теплота (НU) меньше высшей на величину тепла, затраченного на испарение воды. Для расчетов пользуются эмпирическими формулами, точность которых ±2…4%.

Похожие записи