3. Топливо

Моторные топлива, применяемые в двигателях внутреннего сгорания должны обладать определенными физико-химическими свойствами, обеспечивающими надежную работу двигателей, высокую топливную экономичность и возможно меньший износ деталей. Топливная экономичность и общий расход топлива, наряду с другими факторами, зависит от теплоты сгорания топлива.

Физико-химические свойства моторных топлив, как правило, регламентируются государственными или отраслевыми стандартами.

Нефтяное топливо представляет собой смесь различных углеводородов и элементарный состав можно представить состоящим из углерода , водорода и растворенного в топливе кислорода. Водород и углерод входят в нефтепродукты в виде химических соединений, главными из которых являются углеводороды – алканы, цикланы, ароматические углеводороды бензольного ряда.

Групповой состав углеводородных соединений определяет физико-химические свойства топлив, предопределяя возможности их использования в определенных типах двигателей.

Для топлив бензиновых двигателей важнейшим показателем является детонационная стойкость.

Антидетонационные свойства топлива оцениваются октановым числом (ОЧ) путем сравнения топлив с эталоном. В качестве эталонов избраны изоктан, октановое число которого принято за 100 единиц и нормальный гептан 0Ч-0 единиц. Октановое число топлива принимается численно равным процентному содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая по детонационной стойкости равноценна данному топливу. ОЧ современных бензинов изменяется в пределах 70 – 100 единиц.

Важнейшим показателем топлива для дизелей является самовоспламеняемость, которая оценивается цетановым числом – ЦЧ. В качестве эталонов используются цетан с воспламеняемостью 100 единиц и альфа-метил-нафталин, воспламеняемость которого принята за 0 единиц.

Другим важным показателем топлива для дизелей является вязкость, определяемая коэффициентом кинематической вязкости. По этому признаку топлива подразделяется на летнее, зимнее и арктическое, предназначенные для применения в разных климатических условиях.

В качестве газообразного топлива используются природные сжатые и сжиженные газы, полученные из чисто газовых месторождений, и промышленные – продукты переработки нефти и др.

К сжимаемым газам относятся: метан, водород, окись углерода и их смеси. На автомобиле они хранятся в специальных баллонах под давлением в 20 МПа. По теплоте сгорания их подразделяют на высококалорийные, среднекалорийные и низкокалорийные. Высококалорийные состоят в основном из метана. Их теплота сгорания 22 – 36 МДж/м³. В эту группу входят газы природные, канализационные, получаемые при переработке сточных вод городских канализационных систем. Среднекалорийные содержат много водорода и окиси углерода с теплотой сгорания 14,2 – 22 МДж/м³.Низкокалорийные газы в своем составе содержат окись углерода (20─30) МДж/м³.

К сжиженным газам относятся: этан, пропан, бутан и др., являющиеся продуктом переработки нефти. Эти газы сжижаются при обычных температурах и относительно невысоких давлениях 1,6 – 2,0 МПа. Газообразные топлива, по сравнению с бензином, обладают более высоким октановым числом, поэтому возможна работа с более высокими степенями сжатия; увеличивается срок службы масла без замены из-за отсутствия попадания бензина в моторное масло. При переводе бензинового двигателя на газ мощность понижается. Причины: более низкая теплотворная способность газа в сравнении с бензином, несоответствие угла опережения зажигания установленного для бензина из-за меньшей скорости распространения пламени в газовоздушной среде, наличие подогрева свежего заряда и снижение вследствие этого наполнения цилиндра свежим зарядом.

В последнее время предпринимаются попытки использование в качестве топлива смеси бензинов и этанола [7].