Запитання для самоперевірки

1.Як класифікуються палива?

2.Що входить в склад горючої і негорючої частин палива?

3.Які існують маси палива і чим вони відрізняються?

4.Що називається теплотою згоряння рідкого і газового палив?

5.В чому полягає відмінність вищої і нижчої теплот згоряння палива?

6. Як визначити теплоту згоряння Q_в і Q_н за даними

елементного складу палива?

7.Що таке умовне паливо?

8. Як визначається дослідним шляхом теплота згоряння палива?

9.Як визначається теоретично необхідна кількість повітря для згоряння рідкого та газового палива?

10.Що таке коефіцієнт надлишку повітря і як він визначається?

11.Як визначається теплота згоряння паливної суміші і в яких межах вона знаходиться?

12.Як впливає надлишок і нестача повітря на процес згоряння палива?

13.Назвіть склади повного і неповного згоряння палива?

4.3 Експлуатаційні властивості і використання палив для карбюраторних двигунів (бензинів)

При вивченні цього розділу потрібно усвідомити, які основні вимоги ставляться до якості бензину, так як від цього залежить техніко – економічні показники роботи карбюраторного двигуна. Необхідно розглянути властивості, які визначають його подачу з паливного баку до карбюратора (механічні домішки і вода, утворення пароповітряних пробок); властивості, які визначають сумішоутворення (густина , вязкість, поверхневий натяг, випаровування); властивості, які впливають на процес згоряння (теплота згоряння, нормальне і детонаційне згоряння).

Особливу увагу необхідно приділити методам оцінки вказаних властивостей і в першу чергу випаровуванню бензинів. Повнота випаровування і згоряння палива залежить від багатьох факторів: густини, вязкості, теплоти випаровування, фракційного складу та тиску насичених парів.

В’язкість і густина істотно впливають на витрату бензину через калібрований отвір карбюратора. Чим вища вязкість (> 0,55... 0,62 мПа*с), тим менша витрата палива через жиклери карбюратора. Від густини бензину залежить також і склад горючої суміші, висота рівня палива у поплавковій камері. Коливання рівня палива у поплавковій камері на кожний міліметер призводить до збільшення витрати палива на 2...3%. Густина автомобільних бензинів знаходиться в межах 700.. 780 кг/м³. Густину необхідно знати не тільки для розрахунку дозувальних систем приладів живлення, але і для обліку витрат і нормування бензину.

Фракційний склад є одним з двох основних показників випаровування автомобільного бензину, важливою характеристикою його якості. Від нього залежить легкість пуску та спрацювання двигуна, утворення парових пробок у системі живлення двигуна, прогрів двигуна, його приємистість, обледеніння карбюратора, рівномірність розприділення палива по циліндрах двигуна, повнота згоряння, склад відпрацьованих газів, витрата палива і оливи. Фракційний склад бензину оцінюється за температурними межами його википання і за температурами википання його окремих частин – фракцій.

Основні фракції – пускова, робоча і кінцева. Пускову фракцію бензину складають найлегші вуглеводні, які входять в перші 10% об’єму дистиляту. Робочу фракцію представляють дистиляти, які переганяються від 10 до 90% об’єму і кінцеву фракцію - від 90% об’єму до кінця кипіння бензину. Фракційний склад бензину нормується температурами перегонки 10,50 і 90%, а також температурами початку і кінця перегонки та залишком у колбі і втратами при перегонці.

Вміст низькокиплячих вуглеводнів, які сприяють легкому пуску двигуна, в автомобільних бензинах контролюється трома показниками: температурами початку перегонки і перегонки 10% бензину та тиском насичених парів. Температура початку кипіння характеризує фізичну стабільність палива і його втрати при зберіганні.

У відповідності з ДСТУ 4063-01 автомобільні бензини, які використовуються в період з 1 квітня до 30 вересня повинні мати температуру початку кипіння не нижче 30⁰С; 10% бензину повинні переганятися для усіх бензинів при температурах не вище 75⁰ С. При використання бензинів, які мають низькі температури t _п.к. і t _10%, можливе утворення у системі живлення двигуна у спекотні дні парових пробок. Вони зменшують подачу палива помпою, спричиняють збіднення горючої суміші, перебої у роботі двигуна, а іноді і його зупинку. Між температурою 10% википання бензину і температурою довкілля, при якій можливий чи неможливий пуск двигуна існує прямолінійна залежність. За температурами t _п.к і t _10% можна визначити температуру у підкапотному просторі, при якій можливе утворення парових пробок і перебої в роботі двигуна.

В робочій фракції нормується температура перегонки 50% бензину, яка характеризує швидкість прогріву і приємистість двигуна. Чим легший фракційний склад і нижча температура перегонки 50% бензину, тим швидше прогрівається двигун. Бензин з низькою температурою перегонки 50% швидше випаровується у впускному трубопроводі, наповнення циліндра горючою сумішею покращується, потужність двигуна зростає. При від’ємних температурах довкілля необхідно використовувати бензини з низькою температурою перегонки 50% палива.

Приємистістю двигуна називається його здатність у прогрітому стані під навантаженням переходити з малої частоти обертання до більшої при різкому відкритті дросельної заслінки. Автомобіль, який має добру приємистість двигуна, здатний швидко набирати швидкість при різкому відкритті дросельної заслінки. Температура перегонеи 50% палива в автомобільних бензинів не повинна перевищувати 120⁰ С.

Температура перегонки 90% і кінця кипіння бензину характеризують повноту випаровування бензину. Якщо в бензині міститься багато висококиплячих вуглеводів, то вони не випаровуються у впускному трубопроводі двигуна і попадають в циліндри у вигляді рідини. Деяка частина рідкого бензину, яка поступає в циліндри, випаровується і згоряє, а решта стікає вниз по стінках циліндра і змиває з них оливу. Попадаючи в картер двигуна, важкі фракції бензину розріджують моторну оливу і знижують її в’язкість. В тих місцях, де висококиплячі фракції бензину змивають оливу, спостерігається напівсухе тертя деталей і підвищене спрацювання поверхонь, що труться.

Температура перегонки 90% для автомобільних бензинів повинна бути не вище 190⁰С, а температура кінця кипіння не вище 215 ⁰С(ДСТУ – 4063-01).

За величиною втрат при перегонці бензину роблять висновок про здатність його до випаровування при зберіганні і транспортуванні. Практично погіршення якості бензину спостерігається при втратах, які перевищують 2,5%.

За кількістю залишку в колбі після перегонки судять про наявність у бензині більш важких фракцій і смолистих речовин. Залишок в колбі не повинен перевищувати 1,5%.

Другим основним показником, що характеризує випаровування бензину є тиск насичених парів. Тиск, який створюється парами в умовах рівноважного стану з рідиною при даній температурі, називається тиском насичених парів рідини. Чим більше в бензині вуглеводнів з низькою температурою кипіння, тим вище його випаровування більший тиск насичених парів і схильність до утворення парових пробок. Поява парових пробок у системі живлення двигуна призводить до перебоів в роботі і його самовільної зупинки. Тиск насичених парів для усіх марок бензинів згідно ДСТУ 4063-01 не повинен перевищувати 79,9 кПа при температурі 38⁰С.

Однією з головних вимог, які ставляться до палив для карбюраторних двигунів є їх детонаційна стійкість на усіх режимах роботи двигуна. Швидкість розповсюдження фронту полум’я при нормальному згорянні палива складає 15... 35 м/с. При певних умовах згоряння може перейти у вибухове, при якому фронт полум’я розповсюджується з швидкістю 1500... 2300 м/с. При цьому утворюються детонаційні хвилі, які багатократно відбиваються від стінок циліндра.

При детонації появляється різкий дзвінкий металевий стукіт в двигуні, його вібрація, періодично спостерігається чорний дим або жовте полум’я у відпрацьованих газах. Потужність двигуна падає, витрата бензину зростає, перегріваються деталі двигуна. В результаті перегріву підвищується спрацювання поршневих кілець, циліндрів, розтріскуються вкладиші у підшипниках, має місце прогорання поршнів і клапанів.

Детонаційна стійкість бензинів оцінюється умовною одиницею – октановим числом, яке визначається двома методами: моторним і дослідним. Ці методи відрізняються тільки режимами роботи двигуна.

Визначають октанове число на одноциліндровій установці УИТ – 65 із змінною мірою стиску методом порівняння досліджуваного бензину з еталонним паливом при одинаковій інтенсивності їх детонації. Еталонне паливо представляє собою суміш двох вуглеводнів парафінового ряду: ізооктану С₈H₁₈ (його детонаційна стійкість складає 100) і н – гептану С₇H₁₆, детонаційна стійкість якого приймається за 0.

Октанове число до 100 одиниць, дорівнює вмісту ізооктану (% об.) в такій суміші з н-гептаном, яка за своєю детонаційною стійкістю рівноцінна досліджуваному паливу. Для різних автомобільних двигунів підбирають бензин, який забезпечує бездетонаційну роботу на усіх режимах . Чим більша міра стиску двигуна. тим вищі вимоги до детонаційної стійкості бензину, але й одночасно більша економічність двигуна.

Важливо знати, як впливає на детонаційну стійкість хімічний склад палива, конструктивні і експлуатаційні фактори карбюраторного двигуна, як визначається октанове число і як його значення впливає на потужність двигуна та витрату палива. Знання цього дає можливість сконструювати або відрегулювати двигун так, щоб детонація не виникала.

Для підвищення детонаційної стійкості бензину до нього можна додавати високооктанові компоненти або антидетонатори. Необхідно вивчити властивості і склад високооктанових добавок, а також атидетонаторів, їх токсичність, вибухо – і пожежонебезпечність .

При вивченні вимог, які ставляться до бензинів необхідно розглянути і інші не менш важливі показники якості, що характеризують їх корозійність, стабільність. схильність до нагароутворення. Неабияке значення має економічність використання бензину, економія паливних ресурсів і захист довкілля від забруднення.

Згідно ДСТУ 4063 –01 для карбюраторних двигунів нафтопереробною промисловістю випускається пять марок автомобільного бензину: А-76; А-80; А-92; А-95; А-98. Необхідно вивчити їх склад і використання у двигунах з відповідними мірами стискування.

Запитання для самоперевірки

1.Які основні вимоги ставляться до автомобільних бензинів?

2.На що впливає густина бензину і чому її визначення обов’язкове?

3.Якими показниками оцінюється випаровування бензину?

4.Якими температурами кипіння характеризується фракційний склад бензину? Що називається пускувою і робочою фракціями? Як вони впливають на роботу двигуна?

5.Що таке тиск насичених парів бензину, як він визначається і як впливає на роботу карбюраторного двигуна?

6.Як можна за фракційним складом і тиском насичених парів бензину визначити температуру довкілля при якій можливий легкий, задовільний і неможливий пуск двигуна, а також можливе утворення парових пробок у системі живлення двигуна?

7.Що таке згоряння палива з детонацією? Як впливає хімічний склад палива на виникнення детонації?

8.Що таке октанове число бензину і як воно визначається? Які фактори впливають на нього?

9.Які методи використовуються для підвищення детонаційної стійкості бензинів?

10.За якими показниками визначають корозійність палив? Що вони собою представляють?

11.Які причини нагароутворення у двигунах? Як оцінюють стабільність бензинів і причини її погіршення?

12.Що таке фактичні смоли в легких паливах і як їх визначають?

13.Які токсичні речовини утворюються при згорянні бензинів і які методи їх знешкодження?

14.Назвіть фактори, що впливають на витрату палива в двигуні.

15.Назвіть марки вітчизняних автомобільних бензинів і дайте їх характеристику.