2020-06-08
162
Работа стандартного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания
Потребительские свойства бензина в первую очередь определяются его стойкостью к детонации в двигателе внутреннего сгорания.
Чтобы понять, что такое детонация в двигателе, рассмотрим работу стандартного четырехтактного двигателя внутреннего сгорания.
В первом такте в цилиндр впускается смесь паров бензина и воздуха, во втором такте эта смесь сжимается поршнем. В третьем такте искра от свечи зажигания воспламеняет смесь; при сгорании происходит расширение газов и совершается полезная работа. В четвертом такте из цилиндра выбрасываются отработанные газы – продукты сгорания.
Рис. 1.
Рис. 1. Работа четырехтактного двигателя внутреннего сгорания
Вся полезная работа совершается в третьем такте, и именно он сильнее всего зависит от качества бензина. Чем сильнее сжата смесь перед воспламенением, тем выше КПД двигателя. Очень важно, чтобы воспламенение бензиново-воздушной смеси происходило строго в нужный момент, поскольку движения поршня и работа клапанов впуска-выпуска сопряжены друг с другом с высокой точностью.
|
|
|
Из физики известно, что при сжатии газа происходит его разогрев. Поэтому в цилиндре двигателя возможна вспышка бензиново-воздушной смеси без искры, только за счет сжатия. Но гораздо хуже то, что при такой самопроизвольной вспышке во всем объеме обычно происходит не быстрое равномерное сгорание, а детонация – взрыв смеси. Скорость горения при переходе к детонации увеличивается с 15–20 м/с до 1500–2500 м/с. Детали при этом работают несогласованно и могут разрушиться от чрезмерных нагрузок.
Органические соединения, входящие в состав бензина, должны быть устойчивы к преждевременному воспламенению и детонации. Эта устойчивость характеризуется октановым числом бензина.
Шкала октановых чисел
Шкала октановых чисел основана на двух алканах:
н-гептане (t кип. 98,50) Рис. 2. и 2,2,4-триметилпентане (изооктане) (tкип. 99,20) Рис. 3.
У этих алканов почти одинаковые температуры кипения, но разное строение. Разветвленный изооктан гораздо более устойчив к детонации, чем «линейный» гептан.
Рис. 2. н - гептан(tкип. 98,5 0С)
Рис. 3. Изооктан (2,2,4 триметилпентан) tкип. 99,20 С
Для н-гептана принято октановое число 0, а для изооктана – 100. Бензины сравнивают по устойчивости к детонации со смесью н-гептана и изооктана.
