otdat_GOS_SDM / госы сдм вопросы и приблизительные ответы / Приблизительные варианты ответов на вопросы к гос. экзамену / 2007 / 110. Физико-химические св-ва топлив,их влияние на работу дв
.docx110. Физико-химические свойства топлив, их влияние на работу двигателей. Влияние фракционного состава топлива на работу двигателей.
Полное сгорание топлива определяется надежным и качественным образованием топливовоздушной смеси. Оно зависит, с одной стороны, от конструкции карбюратора и системы топливоподачи, с другой - от физико-химических свойств применяемого топлива.
Основное свойство топлива испаряемость, которая характеризуется его фракционным составом и давлением насыщенных паров. Испаряемость – это способность топлива переходить из жидкого в газообразное состояние. В основном она обусловлена химическим составом топлива.
В ДВС топливо сгорает, только находясь в газообразном состоянии, которому должно предшествовать испарение и перемешивание образовавшихся паров с воздухом. Топливо с плохой испаряемостью сгорает неполностью. Не сгорает его неиспарившаяся часть в виде жидкой фазы. Процесс испарения идет тем быстрее, чем больше скорость движения воздуха и выше температура испарения. Эта температура зависит от начальной температуры поступающего воздуха и от скрытой теплоты испарения топлива Испаряемость ухудшается с увеличением молекулярной массы углеводородов топлива в связи с возрастанием их плотности и температуры кипения
Различают статическое и динамическое испарение. Примером первого может служить испарение топлива из резервуаров при его хранении. Второе наблюдается в условиях относительного перемещения жидкости и воздуха, например в карбюраторе при образовании топливовоздушной смеси.
Испаряемость топлива оценивают его фракционным составом, который характеризуется температурными пределами выкипания отдельных частей (фракций) топлива. Фракция - это часть бензина, выкипающая в определенных температурных пределах.
С фракционным составом и давлением насыщенных паров бензинов связаны такие эксплуатационные характеристики двигателя, как возможность его запуска при низких температурах и склонность к образованию паровых пробок в системе питания, приемистость автомобиля и скорость прогрева двигателя, износ цилиндропоршневой группы и расход топлива.
Фракционный состав топлива определяют по ГОСТ 2177-82 в специальном приборе. Для этого в колбу прибора наливают 100 мл исследуемого топлива и нагревают до кипения. Пары топлива поступают в холодильник и, конденсируясь, в виде жидкой фазы поступают в мерный цилиндр. В момент падания первой капли конденсата на термометре отмечают температуру, которая считается начальной температурой кипения топлива. Затем фиксируют температуру, при которой в мерном цилиндре накапливается поочередно 10, 20, 30% и т.д. перегоняемого топлива Температуру выкипания 98% считают температурой конца кипения. Процесс перегонки заканчивается, когда после достижения своего наивысшего значения температура начинает падать. Оставшееся в колбе неперегнанное топливо считается остатком. Разность между взятым объемом топлива (100мл) и суммой объемов отгона в мерном цилиндре и остатком в колбе представляют потери, характеризующие летучесть топлива
Стандарты на бензины предусматривают определение температуры начала кипения, выкипания 10, 50, 90% топлива и конца кипения (97; 97,5; 98%).
Головная 10%-ная фракция выкипания топлива характеризует его пусковые качества. Чем ниже температура выкипания 10% бензина, тем лучше его пусковые свойства. Для зимних сортов бензина необходимо, чтобы 10% его выкипало при температуре не выше 55°С, а летних - не выше 70°С. Установлена эмпирическая зависимость минимальной температуры воздуха tв, при которой возможен пуск двигателя, от температуры перегонки 10% бензина t10% и температуры начала его перегонки t Н.К.
t в= t10% -50,5 + (t Н.К. -50)/3
Для надежного запуска двигателей при температуре окружающего воздуха ниже -20°С применяют специальные пусковые приспособления, подогревают двигатели посторонними источниками тепла или используют бензин с более низким значением t10%
Применение очень легких бензинов вызывает образование паровых пробок в системе питания двигателей. Во избежание этого рекомендуется применять бензин при температуре окружающего воздуха не выше t в , температура выкипания 10% которого определяется по формуле
t10%≥ 0,5 t в + 46,5
Бензины с максимально допустимым значением t10% должны обеспечивать легкий пуск холодного двигателя в зимнее время, а с минимально допустимым - устойчивую работу прогретого двигателя без образования паровых пробок.
Температура выкипания 50%-ной фракции топлива t50% для основных автомобильных бензинов составляет 100... 115°С.. Эта температура оказывает сильное влияние на приемистость двигателя и время его прогрева Приемистость- это способность двигателя обеспечить быстрый разгон автомобиля после резкого открытия дроссельной заслонки. Прогрев двигателя охватывает время с момента его пуска до достижения плавной стабильной работы. Чем быстрее двигатель прогревается, тем меньше расход бензина и износ деталей двигателя. Время прогрева двигателя зависит от температуры воздуха, при которой двигатель прогревается С понижением температуры воздуха требуются бензины с более низкой температурой перегонки 50%.
Топливо с температурой выкипания 50% равной 100...115°С обеспечивает после пуска и прогрева плавный перевод двигателя с одного скоростного режима работы на другой. Увеличение этой температуры снижает приемистость двигателя.
Рабочая фракция 90% выкипания.
Часть бензина от 10 до 90% выкипания называют рабочей фракцией. Температура се испарения не должна превышать 160...180°С. Чем однороднее углеводородный состав бензина, тем более круто поднимается кривая разгонки в своей средней части. Двигатель устойчиво и экономично работает на всех эксплуатационных режимах с таким характером кривой возгонки. Рабочую фракцию нормируют по температуре выкипания 50% бензина.
Температура конца кипения.
Тяжелые углеводороды бензина, выкипающие в интервале от 90% до конца кипения, представляют собой концевые или хвостовые фракции, которые нежелательны в топливе, поскольку полностью не испаряются. Наличие этих фракций приводит к нарушениям в работе двигателя. Прежде всего, к неполному сгоранию топлива, повышенному износу деталей за счет смывания смазки с поверхности гильз цилиндров и попадания топлива в картерную смазку, увеличению нагарообразования на деталях. Чем меньше интервал температур от точки выкипания 90% бензина до конца кипения, тем качество его выше.
Давление насыщенных паров - это второй показатель после фракционного состава, характеризующий испаряемость топлива. Давление, которое развивают пары, находящиеся в условиях равновесного состояния с жидкостью при данной температуре, называют давлением насыщенных паров данной жидкости. Определяют давление паров, выдерживая, испытуемый бензин 20 мин в герметичном резервуаре при 38°С. Через 20 мин фиксируют давление паров бензина.
С повышением температуры возрастает и давление паров. Чем выше давление насыщенных паров топлива, тем лучше его испаряемость и меньше теплоты требуется для его испарения при образовании топливовоздушной смеси. Использование топлив с чрезмерно высоким давлением насыщенных паров недопустимо по причине образования паровых пробок в системе питания, снижения наполнения цилиндров и падения мощности двигателя. Поэтому ГОСТ регламентирует давление насыщенных паров бензина. Для летних сортов давление не должно быть выше 0,066 МПа (500 мм РТ.ст), для зимних- 0,66…0,093 МПа (500..700 мм рт. ст.), для авиабензина -0,032 … 0,047 МПа (220..360 мм рт. ст.).