3. Робочі тіла у двз, IX властивості та реакції згоряння

3.1. Робочі тіла у двз

Робочими тілами у ДВЗ називаються речовини, за допомогою яких теплота, що виділяється в циліндрі під час згоряння палива, перетво­рюється в механічну роботу, а саме: паливо, повітря і продукти згорян­ня.

У карбюраторному, газовому двигунах і в газодизелі робочим тілом під час впуску є суміш повітря і палива - горюча суміш; під час стиску -горюча суміш і залишкові гази - робоча суміш; під час розширення і ви­пуску - продукти згоряння. У дизелі робочим тілом під час впуску є повітря; під час стиску - суміш повітря з залишковими газами; під час розширення і випуску - продукти згоряння. В усіх двигунах під час зго­ряння робоча суміш перетворюється у продукти згоряння.

3.2. Палива та їх властивості

В автомобільних ДВЗ застосовуються рідкі й газові види палива, основну частину яких становлять вуглеводні. Проводяться експеримен­ти щодо застосування твердого палива у вигляді кам'яновугільного пилу або його суспензії з рідким паливом.

3.2.1. Рідкі палива

Рідкі палива виробляють, в основному, з нафти. Це бензини, дизельні і моторні палива, газові конденсати, що є сумішами різних вуглеводнів. Невелику кількість рідких палив дістають переробкою кам'яного вугілля й сланців, синтезом горючих газів, із рослинних продуктів і відходів сіль­ськогосподарського виробництва та харчової промисловості.

Основними видами рідкого палива для ДВЗ із іскровим запалюван­ням є бензини, а для дизелів - дизельні палива.

До складу рідкого палива входять вуглець С, водень Я, кисень О, сірка 5, азот N та інші хімічні елементи. Вміст сірки, азоту та інших еле­ментів незначний, тому, розраховуючи реакції згоряння, враховують тільки вуглець, водень і кисень.

Елементарний склад рідкого палива. Оскільки рідке паливо є сумішшю різних вуглеводнів, записати його склад за допомогою хімічної формули важко. Тому в розрахунках згоряння склад палива записують у вигляді спрощеної формули елементарного складу, до якої входять ма­сові частки елементів, що містяться в 1 кг палива

Наприклад, для дизельного палива 0,870 кг + 0,126 кг + 0,004 кг = 1 кг. Теплота згоряння є найважливішим показником палива. Вона характеризується кількістю теплоти, що виділяється при згорянні одиниці палива. Розрізняють три види теплоти згоряння: вища, нижча і активна.

Вища теплота згоряння 1₀ виділяється при повному згорянні 1 кг палива у калориметричній бомбі з наступним охолодженням продуктів згоряння до початкової температури, кДж/кг.

Нижча теплота згоряння Н_u виділяється при повному згорянні 1 кг палива без урахування теплоти, яка міститься в утвореній у процесі зго­ряння водяній парі, кДж/кг. Таке згоряння відбувається в циліндрах ДВЗ при надміру повітря.

Активна теплота згоряння виділяється у результаті згоряння 1 кг палива при недостачі кисню

де _ɅH_u- теплота, яку не можна одержати через недостачу кисню (повітря), кДж/кг.

Таке згоряння відбувається в циліндрах ДВЗ при а < 1.

Для бензину середнього складу

До важливих показників рідких палив також належать: для бензину октанове число, для дизельного палива – це октанове число.

Октановим числом (ОЧ) називається процентний (за об'ємом) вміст ізооктану в суміші з нормальним гептаном, яка за детонаційною стійкістю рівноцінна даному паливу. ОЧ характеризує антидетонаційні властивості палива. В ізооктані ОЧ=100. Для різних бензинів ОЧ стано­вить 66...100. Чим більше ОЧ, тим вища детонаційна стійкість бензину.

Цетановим числом оцінюється схильність дизельних палив до самозаймання. Цетановим числом (ЦЧ) називається процентний (за об'ємом) вміст цетану в суміші з альфаметилнафталіном, яка має такий самий період затримки самозаймання, як і дане паливо. При низьких значеннях ЦЧ період затримки самозаймання більший, унаслідок чого зростає швидкість зростання тиску після самозаймання впорскнутого в циліндр палива (жорсткість роботи дизеля). При надто великих значен­нях ЦЧ через малий період затримки самозаймання не встигає відбутися сумішоутворення, тому зростає неповнота згоряння. У зв'язку з цим цетанові числа дизельних палив лежать у межах 40...50 одиниць.

ОЧ і ЦЧ визначаються на спеціальних двигунах із змінним ступенем стиску.

У табл. 3.1 наведено елементарний склад та основні показники бензину і дизельного палива.

Елементарний склад і основні показники вітчизняних бензину і дизельного палива