Глава 3. Свойства топлив

Топлива, применяемые для ДВС, должны в наибольшей степени удовлетворять оптимальным условиям протекания рабочего процесса и эксплуатации двигателя. Наряду с этим топлива должны быть обеспечены широкой сырьевой базой и не требовать сложных и дорогостоящих процессов при их изготовлении. Сочетание этих ус­ловий определяет комплекс требований к свойствам топлив.

§ 3.1. Испаряемость топлив

Испаряемость топлива (ИТ) характеризуется скоростью перехода его из жидкой фазы в пар. ИТ является важнейшим показателем, в значительной степени определяющим процессы смесеобразования и сгорания рабочей смеси в двигателе. ИТ оказывает комплексное влияние на безотказность, долговечность, токсичность отработавших газов и другие показатели, связанные с химмотологической надеж­ностью двигателя. Испаряемость зависит от ряда свойств топлива, в первую очередь от фракционного состава и давления насыпанных паров. Соответственно ИТ количественно оценивают по кривой раз­гонки с характерными температурными точками и давлению насы­щенных паров при температуре 38°С (для бензинов).

ИТ зависит от внешних и внутренних факторов. К внешним относятся: теплообмен с окружающей средой, скорость движения газа относительно капли (пленки) концентрация паров топлива вокруг жидкого топлива и скорость диффузии парой в окружающее прост­ранство; к внутренним — температура капли и влияющие на испаряемость физические параметры топлива; давление насыщенных паров, теплоемкость, теплопроводность, теплота парообразования и температуры кипения компонентов, входящих в состав топлива (для нефтяных топлив — фракционный считан). На ИТ оказывают боль­шое влияние конкретные условия, зависящие от конструкции и эксплуатационных особенностей работы двигателя. Например, под влиянием вибраций испаряемость может увеличиваться в 4 раза и более.

ИТ характеризуется скоростью испарения — количеством пара, образующегося с единицы поверхности жидкости в единицу времени. Скорость испарения топлива dm_T/dr при прочих равных условиях определяется скоростью подвода теплоты dQ/dτ к его поверхности: dm/dτ ~ dQ/dτ. Для конвективного теплообмена между топливом и газом величина dQ/dτ определяется уравнением Ньютона

где — коэффициент теплопередачи от газа к топливу; S_Т — повер­хность топлива, омываемая газом; T_г и Т_т — соответственно темпе­ратуры газа и топлива.

Полагая, что вся теплота, подводимая к топливу, расходуется только на его испарение (так как теплоемкость топлива значительно меньше теплоты парообразования, см. табл. 3.1), получим , где у — теплота парообразования. Тогда (3.1) примет вид

, где dh — уменьшение толщины слоя топлива по нор­мали к его поверхности; p_Т — плотность топлива.

Таблица 3.1

Топливо	Теплота парооб­разования, кДж/кг	Теплоемкость, кДж/(кг°С)	Понижение темпера­туры смеси при пол­ном испарении топлива, °С
Этиловый спирт	919,0	2,39	80,4
Метиловый спирт	1102,8	2,43	123,1
Бензин:
А-76	297,3	2,09	17,7
АИ-93	305,6	1,97	18,8
Дизельное топливо	210,0	1,88	18,2
Бензол	381,0	1,67	26,4

Соответственно (3.2) можно представить в виде

Выражение (3.3) является уравнением теплового баланса при испарении топлива. Вводя в него конкретные граничные условия, можно получить зависимости для различных частных случаев. Например, для испарения капельно-жидкого топлива при относительно малых диаметрах капли d_K величину а_Т можно определить из эмпирического уравнения

При d_K  0 справедливо Re  0. Тогда в соответствии с (3.4) Nu =2. Учитывая, что , получаем:

где λ — коэффициент теплопроводности; тогда уравнение (3.3) примет вид

Решая (3.6) относительно т, получаем уравнение для определения времени испарения капли

Из (3.7) следует, что время испарения капли линейно зависит от плотности топлива и пропорционально квадрату ее диаметра. Скорость испарения определяется уравнением

где p_s p_n и р_о — соответственно давление насыщенных паров топлива при температуре насыщения, парциальное давление паров топлива и парциальное давление воздуха в среде, в которую происходит испарение; D — коэффициент диффузии; К - коэффициент пропорциональности.

Из (3.8) следует, что скорость испарения определяется двумя основными характеристиками: коэффициентом диффузии и дав­лением насыщенных паров. Коэффициент диффузии D определяет скорость, с которой пары топлива проникают (диффундируют) в воздух. В общем случае значение D увеличивается с ростом темпе­ратуры и снижением давления среды, в которую происходит диффузия, в соответствии с уравнением

где Т_о, p_o, D_o — соответственно исходные температура, давление и коэффициент диффузии; р и T—заданные условия.

При увеличении скорости движения воздуха v относительно поверхности топлива величина D возрастает пропорционально . Различают молекулярную и турбулентную (конвективную) диффузию паров топлива. При молекулярной — перенос вещества осуществляется за счет различия в его концентрациях в заданном объеме, а при турбулентной — за счет перемещения макроколичества молекул при турбулентных пульсациях среды. Определяющее влияние на условия переноса паров топлива в современных двига­телях оказывает турбулентная диффузия, определяемая конст­рукцией и режимом работы двигателя, поэтому коэффициент диффузии можно использовать лишь для сравнительного анализа топлив.

Давлением насыщенного пара называют давление пара в состо­янии термодинамического равновесия с испаряющейся жидкостью. Давление насыщенных паров является индивидуальной харак­теристикой вещества, зависящей от ряда факторов, обусловливаемых влиянием внешней среды. К таким факторам относятся температура (рис. 3.1), соотношение между паровой и жидкой фазами (рис. 3.2), наличие в топливе растворенного газа и др. Зависимость давления насыщенных паров нефтяных топлив от отношения объемов паровой и жидкой фаз объясняется тем, что в первую очередь испаряются фракции топлива, обладающие наибольшим давлением насыщенных паров, и в оставшейся жидкой части увеличивается концентрация углеводородов с более низким давлением. Чем больше объем паровой фазы, тем сильнее влияние этого эффекта.

Д авление насыщенных паров определяется в лабораторном прибо­ре (рис. 3.3), который состоит из двух соединенных друг с другом камер. В нижнюю камеру, имеющую объем в 4 раза меньший, чем у верхней, заливают исследуемый бензин. Прибор помещают в во­дяную баню, обеспечивающую поддержание заданной температуры, и замеряют давление паров бензина. Косвенно давление насыщенных паров можно охарактеризовать по фракционному составу топлива - чем больше в нем низкокипящих фракций (чем ниже t_ик и t_10%), тем выше давление насыщенных паров топлива. При испарении первых порций топлива температура горючей смеси понижается. Понижение температуры Δt, вызываемое испарением топлива, опре­делим из следующих условий. Для полного испарения 1 кг топлива нужно израсходовать Q единиц теплоты Q = γ, где γ — теплота паро­образования. Теплота отнимается (при отсутствии теплопровода извне) от горючей смеси, обусловливая ее охлаждение от t_o до t₁, т.е. Δt = t_o—t₁; тогда

γ = m_CMC_CM(t_o- t₁), (3.10)

где m_cм = 1 + al_Q — масса смеси; С_см — тепло­емкость смеси.

Далее С_см (1 + al_Q)= а1₀Св + С_Т где С_в и С_т — теплоемкости воздуха и топлива,

С_см= (al_oC_B + Ст) / ( 1 +аl₀). (3.11)

Подставляя значение m_см и С_см в (3.10) и решая его относительно /, получаем

Δt = γ /(аl₀Св + С_т). (3.12)

Из (3.12) следует, что с увеличением теплоты парообразования, уменьшением стехиометрического количества воздуха и ко­эффициента избытка воздуха температура понижается. Величины понижения температу­ры горючей смеси для некоторых топлив были приведены в табл. 3.1. В данном случае ха­рактерен пример метилового и этилового спиртов. Благодаря, главным образом, большой теплоте парообразо­вания и малому стехиометрическому количеству воздуха температура при работе двигателя на спиртовоздушных смесях понижается в несколько раз больше, чем на бензовоздушных. В дизелях ИТ про­ходит при более благоприятных условиях (в первую очередь благо­даря высокой температуре среды, в которую впрыскивается топливо), чем в двигателях с внешним смесеобразованием, поэтому ИТ в дизелях не играет такой важной, определяющей роли, как в бензиновых двигателях.

В двигателях с внешним смесеобразованием имеет место «низкотемпературное» смесеобразование, характеризующееся тем, что температура испаряющегося топлива не превышает температуры окружающей среды. Другими характерными особенностями смесеобразования в этих двигателях является нестационарное (пульсирующее) движение газового потока во впускном тракте, а также неидентичность газодинамических характеристик впускных трактов отдельных цилиндров (для карбюраторных двигателей с количеством карбюраторов меньше, чем число цилиндров).

Во впускном трубопроводе двигателя с внешним смесеобразо­ванием происходит фракционирование топлива — испаряются низкокипящие компоненты, в результате чего на внутренних стенках впускного трубопровода образуется движущаяся с потоком газа плен­ка не испарившихся, наиболее высококипящих фракций топлива. Количество топлива в пленке возрастает с понижением его темпе­ратуры (рис. 3.4), утяжелением фракционного состава, уменьшением скорости и турбулентности потока газа, а также под воздействием ряда других факторов. Наличие пленки неблагоприятно влияет на работу двигателя, снижая полноту сгорания топлива, и является причиной неравномерности распределения смеси в цилиндрах мно­го цилиндрового двигателя. Скорость движения пленки по стенкам трубопровода меньше, чем скорость движения газа, что приводит к необходимости введения в конструкцию карбюратора устройства (ус­корительного насоса), предназначенного для поддержания заданного качественного состава горючей смеси, поступающей в цилиндры двигателя при резком открытии дроссельной заслонки. Из-за наличия жидкой пленки и фракционирования топлива во впускном трубопроводе в отдельные цилиндры двигателя поступают заряды, отличающиеся по количеству топлива (т.е. по а, рис 3.5) и по фракционному составу, что обуславливает различные условия сгорания смеси в этих цилиндрах (в первую очередь по концент­рационным пределам воспламеняемости и условиям возникновения детонации). Недостатки, связанные с фракционированием топлива во впускном тракте, характерны для бензиновых карбюраторных двигателей. В двигателях с непосредственным впрыском эти недо­статки практически отсутствуют, что обеспечивает, в частности, повышение на 8 % и более топливной экономичности двигателей такого типа в сравнении с карбюраторными ДВС.

Подогрев горючей смеси. В двигателях с внешним смесеобразованием применяют различные методы интенсификации испарения топлива путем подвода теплоты (подогрева) к горючей смеси или жидкому топливу. К ним относятся предварительный подогрев топлива в карбюраторе, подогрев впускного трубопровода, создание высокотемпературных «площадок» и зон во впускном тру­бопроводе, обеспечивающих испарение попавшего на них жидкого топлива и т.п. В качестве источника теплоты используют отрабо­тавшие газы или теплоту из системы охлаждения двигателя.

С точки зрения процессов смесеобразования и горения топлива рационально обеспечить возможно более высокую температуру го­рючей смеси (в пределах термической стабильности топлива). В пределе это дает возможность работать на смеси воздуха с сухим паром топлива, т.е. как бы превращать жидкое топливо в газовое. Кроме того, повышение температуры смеси расширяет концентрационные пределы ее воспламе­няемости, что создает предпосылки для обеспечения устойчивой рабо­ты двигателя на обедненных сме­сях (рис. 3.6).

Величина подогрева горючей смеси ограничена тем, что с уве­личением температуры уменьшает­ся коэффициент наполнения, а следовательно, максимальная мощ­ность, развиваемая двигателем. Поэтому у подавляющего боль­шинства современных двигателей с внешним смесеобразованием горю­чая смесь подогревается до от­носительно невысоких температур.

Однако с помощью изменений конструкции можно обеспечить регулирование подогрева таким образом, чтобы он не влиял на максимальную мощность двигателя. Для этого на режиме максимальной мощности горючая смесь не должна подогреваться, а на всех частичных режимах должен быть обеспечен оптимальный с точки зрения смесеобразования (а, следовательно, достаточно интенсивный) подогрев.

Влияние испаряемости топлива на пуск холодного двигателя. При низких температурах запуск ДВС затруднен из-за повышенной вязкости моторного масла, ухудшения испаряемости топлива, меньших температур и давлений в конце такта сжатия. Вследствие относительно низкой частоты вращения коленчатого вала скорость воздуха во впускном тракте недостаточна для обеспечения эф­фективного механического дробления (распыла) жидкого топлива, поступающего из распылителя (форсунки). Это, а также повышенные вязкость и поверхностное натяжение холодного топлива обусловлива­ют ухудшение процесса смесеобразования. Облегчают запуск, увеличивая испаряемость бензина путем повышения количества со­держащихся в нем низкокипящих фракций. Количественно это опре­деляется температурами t_к, t_10% и давлением насыщенных паров р_н.п. В карбюраторных двигателях предельно низкую температуру пуска t_в°С, ориентировочно определяют по эмпирической формуле

.

Зависимость t_в от р_н.п. для бензиновых двигателей представлена на рис. 3.7. Понижение t_н.к., t_10% и повышение р_н.п. для бензинов ограничено возможностью появления при высоких температурах паровых пробок в системе топливоподачи.

Особенности рабочего процесса дизелей накладывают более жесткие ограничения на возможность облегчения запуска путем снижения t_нк и t_10%. Это объясняется тем, что при повышении испаряемости дизельного топлива увеличивается количество паров, накапливающихся и цилиндре к моменту воспламенения. Это повы­шает жесткость работы двигателя, кроме того, на испарение топлива затрачивается много теплоты, что снижает температуру смеси и ухудшает условия ее самовоспламенения. Эти обстоятельства затрудняют улучшение пусковых свойств дизелей путем изменения фракционного состава топлива. Более рациональный и эффективный способ решения этой задачи заключается в изменении группового состава дизельных топлив путем обогащения их легковоспламеня­ющимися углеводородами. С известной степенью приближения пус­ковые свойства дизельных топлив можно охарактеризовать t_50% (рис. 3.8).

Пусковые жидкости. Для улучшения пусковых свойств бензинов и дизельных топлив в суровых климатических условиях применяют пусковые жидкости, включающие в себя горючие компоненты с низкой температурой кипения. Эти жидкости должны обладать хорошей испаряемостью при низких температурах, высокой самовоспламеняемостью (для дизельных топлив) или воспламеняемостью от электрической, искры (для двигателей с принудительным воспламенением), обеспечивать плавный переход на работу на основном топливе после пуска двигателя и обладать стабильностью при хранении.

Хорошую воспламеняемость горючей смеси обеспечивает диэтиловый эфир, обладающий низкой температурой воспламенения (190 — 220°С), хорошей испаряемостью и широким концентрационным диапазоном воспламеняемости в смеси с воздухом.

Применение при пуске чистого эфира сопровождается увеличением жесткости работы двигателя, а также повышенным ме­ханическим (из-за растворения эфиром масляной пленки) и кор­розионным износом. Для уменьшения этих воздействий эфир применяют в смеси с различными веществами. В табл. 3.2 приведен состав отечественных пусковых жидкостей «Холод Д-40» для дизелей и «Арктика» для карбюраторных двига­телей.

Таблица 3.2.

Компоненты жидкости	Массовый состав
	«Холод Д-40»	«Артика»
Диэтиловый эфир	58 — 62	54 — 56
Газовый бензин	13—17	38 — 43
Изопропилнитрат	13 — 17	2 — 4
Моторное масло с противоизносными, противозадирными и антиокислительными присадками	9—11	1,5—2,5

Входящие в состав этих жидкостей газовый бензин и изопропилнитрат обеспечивают плавный переход с пусковой жидкости на основное топливо. Масло, благодаря содержащемуся в нем комплексу противоизносных и антиокислитель­ных присадок, обеспечивает пусковой жидкости достаточные противоизносные и антиокислительные свойства.

Применение пусковых жидкостей обеспечивает пуск дизелей и карбю­раторных двигателей при температуре до -38 °С. При этом уменьшаются продолжительность пуска (табл. 3.3) и минимальная пусковая частота вра­щения коленчатого вала n_мин (рис. 3.9).

Таблица 3.3.

Средство облегчении пуска	Средняя продолжительность пуска	Количество успешных пусков с попытки (из 100 пусков)
Пусковая жидкость «Арктика»	5,1	94	5	1
Пусковой подогреватель П-100	6,6	89	9	2
Без средств облегчения запуска	3,9	45	33	22

Для подачи пусковых жидкостей в двигатель разработан ряд устройств, одно из которых представлено на рис. 3.10.

Влияние испаряемости топлива на работу системы топливоподачи. Повышенная испаряемость бензинов может вызвать нежела­тельные явления в работе системы топливоподачи двигателя: образование «паровых пробок» и обледенение карбюратора. При повышении температуры, понижении давления, а также под воз­действием вибраций во внутреннем объеме жидкости образуются за­полненные паром пустоты. При этом объем образовавшейся парожидкостной смеси может в 200 раз и более превышать объем жидкого топлива. В бензиновых двигателях наиболее благоприятные условия для парообразования возникают на входе в топливный насос. В результате мас­совая производительность насоса мо­жет уменьшиться настолько, что топлива, подаваемого в карбюратор, не будет хватать для получения за­данного состава горючей смеси - на­ступает ее обеднение, которое может привести к перебоям в работе двига­теля. Внешние проявления, сопутству­ющие этому явлению, аналогичны засорению системы топливоподачи, поэтому оно получило название «паровой пробки». Из рис. 3.11 следует, что при повышенных температурах окружающей среды темпера­тура элементов системы топливоподачи может превышать 50 — 60 °С, а при остановке автомобиля и прекращении прокачки топлива повы­шаться до 80 °С за счет теплоты, отдаваемой двигателем, и достигать t_50%.

При понижении давления в топливном баке вероятность возникновения паровых пробок увеличивается. Наибольшее влияние на образование паровых пробок оказывает наличие в бензине легких фракций, что косвенно характеризуется величинами t_нк, t_10% и р_н.п. Для снижения вероятности образования паровых пробок стандарты ограничивают значения этих параметров для автомобильных бензинов. К соответствующим конструктивным мероприятиям отно­сят увеличение подачи топливного насека Q_н (табл. 3.4), введение циркуляционной системы подачи топлива с перепуском избыточного топлива в бензобак, установка бензонасоса непосредственно в бен­зобаке или под ним («мокрый» насос), изоляция насоса от тепловых потоков, идущих от двигателя, и ряд других.

Таблица 3.4

Бензин	t10% ,°С	Температура бензина, при которой образуются паро­вые пробки в количестве, вызывающем остановку двигателя, °С
		при Qн = 60 — 90 дм3/ч	при Qн= 185 — 210 дм3/ч
№ 1	48	49	69
№ 2	67	66	85
№ 3	75	84	103

В системах с впрыскиванием топлива вероятность возникновения паровых пробок уменьшена благодаря использованию высокопроизводительного «мокрого» насоса с циркуляционным контуром подачи топлива.

При остановке горячего двигателя прокачка топлива через систе­му топливоподачи прекращается. Это наряду с повышением темпе­ратуры в моторном отсеке (рис. 3.11) вызывает интенсивный прогрев и испарение топлива, находящегося в системе топливоподачи, в ча­стности в поплавковой камере карбюратора. Уровень топлива в ка­мере понижается, что требует дополнительной его подкачки при повторном запуске.

Обледенение карбюратора. Теплота, необходимая для испарения топлива при образовании горючей смеси, отнимается от воздуха. Вследствие этого температура горючей смеси понижается по мере увеличения количества испарившегося топлива. В опреде­ленных условиях это может привести к конденсации и последующе­му замерзанию атмосферной влаги, содержащейся в воздухе, и к нарушениям в работе двигателя. Образование льда усиливается при увеличении влажности воздуха.

На образование льда оказывает влияние величина соотношения топлива с воздухом, теплоемкость, теплота парообразования и фракционный состав топлива (с увеличением количества легких фракций склонность к обледенению возрастает). В современных двигателях применяют подогрев впускного тракта, поэтому образо­вание льда наблюдается в основном на элементах карбюратора — внутренних стенках диффузора, распылителях и дроссельной заслонке. В результате нарушаются условия распыла топлива, количественное и качественное регулирование горючей смеси, подаваемой в цилиндры двигателя. Для борьбы с обледенением используют вещества понижающие температуру замерзания воды (спирты, эфиры) или поверхностно-активные вещества, ослабляющие связь ледяной корки с поверхностью металла.

Влияние топлива на прогрев и приемистость двигателя.

Под прогревом двигателя понимается его работа на неустановившемся тепловом режиме. Продолжительность прогрева (ПП) определяется интервалом времени от пуска до выхода двигателя на тепловой режим, обеспечивающий дальнейшую его нормальную эксплуатацию. С увеличением ПП возрастают непроизводительные потери топлива и загрязнение окружающей среды. Последнее объясняется тем, что в режиме прогрева двигатель работает на обогащенной смеси и вы­деляет с отработавшими газами повышенное количество токсичных продуктов неполного сгорания.

Под приемистостью двигателя понимается его способность обес­печить наиболее быстрый выход на режим максимальной мощности. Эксперименты показывают, что условия обеспечения ускоренного прогрева оптимальны и для обеспечения высокой приемистости двигателя. Определяющее влияние на прогрев и приемистость кар­бюраторных ДВС оказывает температура t_50%. ПП дизелей относительно мало зависит от испаряемости топлива (рис. 3.12).

Для компенсации влияния сезонных изменений температуры воз­духа на испаряемость топлива в современных карбюраторных ДВС предусматривается увеличение подогрева горючей смеси или воздуха в холодное время.

Влияние испаряемости топлива на износ, образование отло­жений, экономичность и токсичность отработавших газов двигате­ля. Наличие неиспарившегося топлива интенсифицирует износ двигателя из-за смывания топливом масла с трущихся поверхностей, разбавления топливом, попавшим в картер, масла с соответствующим уменьшением его вязкости (рис. 3.13) и ухудшением смазывающих свойств.

Необходимо отметить, что при достаточно длительной работе двигателя содержащийся в масле бензин частично испаряется (табл. 3.5). Однако полного испарения топлива не происходит и качество масла ухудшается.

Таблица 3.5

Пробы	Содержание бензина в масле, об.%	Вязкость масла при Г-50°С, мм2/с
Свежее масло	0,0	41,0
Масло, разбавленное бензином	10,0	17,5
Масло, разбавленное бензином после работы в двигателе в течение:
5 мин		19,0
10 мин	6,4	20,6
30 мин	3,5	25,9
60 мин	1,9	32,0
24 ч	0,8	35,7

Количество неиспарившегося жидкого топлива в рабочей смеси возрастает с увеличением содержания в топливе наиболее высококипящих фракций, определяемого t_90% и t_к.к.. Зависимость износа двигателя от t_к.к дана на рис. 3.14. Наличие жидкого топлива в рабочей смеси ухудшает полноту сгорания, а, следовательно, понижа­ет топливную экономичность (рис. 3.15), повышает токсичность отработавших газов двигателя и увеличивает образование высоко- и низкотемпературных отложений.

В дизельных топливах t_96% определяет содержание высококипящих углеводородов. При увеличении t_96% уменьшается ско­рость испарения топлива, что приводит к ухудшению динамики тепловыделения и уменьшению полноты сгорания, сопровожда­ющихся снижением мощности и топливной экономичности двигателя, увеличением образования отложений в камере сгорания и картере, а также повышением токсичности отработавших газов.

Нормирование испаряемости топлив. Испаряемость бензина по нижнему пределу ограничена возможностью пуска двигателя при отрицательных температурах, по верхнему - образованием паровых пробок. Совместить оба эти требования при больших изменениях температуры окружающей среды затруднительно. Поэтому в ас­сортименте топлив имеются сезонные бензины, предназначенные для эксплуатации в определенных климатических условиях — зимой (зимние виды бензинов) или летом (летние виды бензинов).

Зимние виды бензинов предназначены для применения в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах страны и в остальных районах с 1 октября по 1 апреля. Основным требованием, предъявляемым к зимним видам бензинов, является обеспечение пус­ка при низких температурах. Даже автотранспортные средства, оборудованные теплыми стоянками, в северных условиях должны обеспечивать пуск при отрицательных температурах. Это объясняется быстрым охлаждением двигате­ля после его выключения на открытом воздухе (рис. 3.16). Летние виды бензинов предназначены для применения во всех районах, кроме северных и северо-восточных, в период с 1 апреля по 1 октяб­ря. В южных районах допуска­ется применять летний вид бензина в течение всех сезонов. Основным требованием, предъявляемым к летним видам бензинов, является уменьшение вероятности обра­зования паровых пробок.

Д ля летних видов бензинов из условий уменьшения веро­ятности образования паровых пробок ограничивается минимальная температура кипения t_нк 35°С. Давление насыщенных паров этих бензинов не должно превышать 0,66 кПа. У зимних видов бензинов для обеспечения пуска двигателя ограничивается максимальная тем­пература 10 %-ного выкипания t_10% <55°C. Для летних бензинов t_10% <70°С.

Из условий обеспечения эффективного прогрева и достаточно высокой приемистости двигателя регламентируется испаряемость бензина: для зимнего вида t_50% < 100 °С, для летнего вида t_50% <115°C.

Для повышения экономичности, уменьшения износа и образо­вания отложений в двигателе значения t_90% и t_к.к бензинов ограничены величинами: t_90%<160°C и t_к.к<185°С для зимних и t_90% < 180°С, t_к.к < 195°С для летних видов бензинов. На рис. 3.17 дан график, определяющий величины температурных точек для зимнего и летнего автомобильных бензинов.

От испаряемости дизельного топлива зависит обеспечение быст­рой подготовки и эффективного сгорания горючей смеси с оптималь­ным законом тепловыделения. Для этого оно должно содержать легкие, средние и тяжелые фракции нефти в оптимальных соотно­шениях. Чем выше быстроходность дизеля, тем меньше времени отводится для подготовки рабочей смеси, следовательно, тем выше должна быть ИТ и топливо должно содержать большее количество легких фракций. Требования к фракционному составу дизельного топлива зависят от конструкции, условий эксплуатации и режима работы двигателя. В дизелях с разделенной камерой изменение фракционного состава топлива оказывает меньшее влияние, чем в двигателях с непосредственным впрыском. Топливо более тяжелого фракционного состава требует для сгорания большего количества воздуха. Например, повышение t_50% на 30°С требует увеличения расхода воздуха, необходимого для полного сгорания, приблизительно на 12 %.

В дизелях, так же как и в карбюраторных двигателях, приме­нение слишком тяжелых топлив с плохой испаряемостью приводит к снижению полноты сгорания, что вызывает ухудшение топливной экономичности двигателя, повышенное дымление, увеличение обра­зования отложений в камере сгорания, повышенный износ цилиндропоршневой группы и усиленное образование низкотемпературных отложений. Количество тяжелых фракций определяется температурой t_к.к., за которую для дизельных топлив принимают t_96%. Для зимних дизельных топлив t_96%<340°С, для летних топлив t_96% < 360 °С. С другой стороны, значительное облегчение фракционного состава при прочих равных условиях увеличивает период задержки самовос­пламенения (первую фазу сгорания) и количество топлива, сгораю­щего во второй фазе. Из-за снижения самовоспламеняемости таких топлив ухудшаются условия низкотемпературного запуска дизеля. Для всех дизельных топлив установлена t_н.к. = 170— 200 °С. Пуско­вые свойства дизельных топлив с известной степенью приближения можно охарактеризовать t_50%.

Контрольные вопросы

I. На каком режиме работы двигателя испаряемость бензина выше: холостом ходу или полной нагрузке? Почему? 2. Почему дизель может работать при значительно более вы­соких значениях ее, чем бензиновый двигатель, и не должен работать при <Х < 1. 3. Как влияет теплота парообразования топлива на мощность бензинового двигателя? Опишите пусковые свойства дизеля. 4. Как влияет подогрев горючей смеси во впускном трубопроводе на мощность и экономичность двигателя? 5. Зачем при холодном запуске карбюраторного двигателя закрывают воздушную заслонку карбюратора? Почему при этом положении за­слонки прогретый двигатель работает неустойчиво? 6. Какие свойства двигателя и почему изменятся при использовании зимой летнего вида топлива?