Учебный вопрос № 2. Виды топлив для автомобильных двигателей, их характеристики и свойства

Детонационная стойкость бензинов характеризуется октановым числом (ОЧ), которое в сравнении с эталонным топливом численно равно % - ому содержанию (по объему) изооктана, обладающего детонационной стойкостью равной 100, в смеси с гептаном, имеющим нулевую стойкость к детонации. Чем выше % -ое содержание гептана в смеси с изооктаном, тем меньше степень сжатия, при которой возможна нормальная работа двигателя. Октановое число топлива определяется в специальном двигателе при строго установленных условиях испытания путем изменения степени сжатия. Так, если смесь начинает детонировать при той же степени сжатия, что и смесь эталонного топлива, содержащая 76% изооктана и 24% гептана, то ОЧ_{топлива} =76. (СЛАЙД № 24)

Для увеличения детонационной стойкости бензина применяют специальные присадки - тетраэтилсвинец или марганцовистые. Этилированные бензины ядовиты и согласно ГОСТ должны иметь специальную окраску. А-76 - желтую; АИ-93 - оранжево-красную; АИ-98 - синего. Работа автомобилей в городах и районах с большой плотностью населения на этилированном бензине запрещается. Попав в жидком виде и в виде паров на кожу или в дыхательные пути человека, этилированные бензины могут вызвать тяжелые заболевания. Поэтому применять этилированные бензины для мытья деталей и рук категорически запрещено. При попадании этилированного бензина на кожу его необходимо немедленно смыть ветошью смоченной в керосине.

По ГОСТ 2084-77 выпускаются бензины марок:

А-72; А-76; АИ-91; АИ-93; АИ-95.

А - автомобильный.

72 - наименьшее октановое число, определенное моторным методом.

И - ОЧ определено исследовательским методом.

Все бензины за исключением АИ-98 бывают зимние и летние. На Севере и Востоке РФ применяются зимние бензины круглый год, в остальных районах только с 1 октября по 1 апреля.

Процесс смесеобразования заключается в смешивании тщательно очищенных от механических и других примесей мелкораспыленного топлива и воздуха.

Горючая смесь - это смесь из паров мелкораспыленного топлива и воздуха, приготовленная в карбюраторе. (СЛАЙД № 25)

Горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, смешивается с оставшимися отработавшими газами и образует рабочую смесь.

Горение - это процесс химического соединения элементов топлива с кислородом воздуха, сопровождающийся выделением тепла. Для полного сгорания 1 Кг бензина теоретически необходимо 14,9 Кг воздуха (обычно принимают 15 Кг).

Однако количество воздуха, действительно расходуемого на приготовление горючей смеси, может быть больше или меньше теоретически необходимого. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха

,

где L_Д - количество воздуха, действительно участвующего в процессе сгорания бензина;

L_Т - теоретически необходимое количество воздуха. (СЛАЙД № 26)

Если в процессе сгорания 1 Кг бензина участвует L_Д=15 Кг, то =1.

В зависимости от соотношения масс бензина и воздуха различают следующие виды смесей:

- бедная =1,20...1,25; (~18; больше 19 - не горит)

- обедненная =1,05...1,15; (~16)

- нормальная =1,0; (~15)

- обогащенная =0,80...0,95; (~13)

- богатая =0,40...0,80. (~6; 5- не горит)

Требования к составу смеси при работе двигателя на различных режимах. (СЛАЙД № 27)

1) Режим пуска - = 0,4...0,6 - это необходимо потому, что значительная часть топлива в цилиндры не попадает, а остается в виде конденсата на стенках впускного газопровода.

2) Режим холостого хода - = 0,6...0,8 - дроссельная заслонка прикрыта и наполнение цилиндров воздухом ухудшается. Горючая смесь загрязняется остаточными газами, поэтому обогащение смеси улучшает ее воспламеняемость и способствует устойчивой работе двигателя.

3) Режим средних нагрузок - = 1,05...1,15 - автомобиль большую часть времени работает на этом режиме с неполно открытой дроссельной заслонкой. Здесь требуется обедненная смесь (экономичная) - обеспечивается более экономичная работа двигателя.

4) Режим полных нагрузок - = 0,80...0,95 - при разгоне автомобиля, движение с максимальной скоростью, преодоление крутых подъемов или тяжелых участков дороги. Для получения наибольшей мощности двигателя требуется обогащенная смесь.

Продуктами горения являются угарный газ (СО), углекислый газ (СО₂), вода и окислы некоторых других элементов. Угарный газ сильно ядовит.

Производство дизельного топлива (дизтоплива) сложный процесс и осуществляется на заводах переработки нефти. Во время прямой перегонки нефть разделяется на отдельные фракции. Этот процесс происходит при высоком атмосферном давлении и при определенных температурах. Полученный продукт относится к светлым нефтепродуктам, таким как бензин, нафта, керосин. Все эти виды топлива используются в двигателях внутреннего сгорания, в основном в железнодорожном или грузовом транспорте и сельскохозяйственной технике. Дизельное топливо бывает арктическим, зимним или летним. Основное отличие в температуре предельной фильтруемости, помутнения и застывания. Летнее топливо зимой (уже при −20 °C) может замерзать и использование затруднительно. Дизтопливо характеризуется несколькими параметрами.

Это цетановое число, прокачиваемость, вязкость и низкотемпературные свойства.

Под цетановым числом подразумевается воспламеняемость дизельного топлива. Это промежуток времени от впрыска топлива в цилиндр до начала горения. Более высокое число способствует быстрому воспламенению и плавному сгоранию топлива. Цетаное число дизельного топлива определяется в специальной моторной установке. От цетанового числа зависит и температурная характеристика дизтоплива. Именно ЦЧ разграничивает дизтопливо на зимние и летнее. Зимнее ДТ имеет число в 50-65 единиц, а летнее – около 45. В международных стандартах вместо цетанового числа используют дизельный индекс (diesel index) и цетановый индекс (cetane index).

Вторым важным свойством дизтоплива является прокачиваемость. Это свойство обеспечивает необходимую подачу топлива в цилиндры. Прокачиваемость зависит от количества в топливе механических примесей, смол, влияющих на прохождение топлива через фильтр. (СЛАЙД № 28)

Очень важной характеристикой дизельного топлива является вязкость. Слишком большая вязкость повышает выделение дыма в процессе сгорания топлива и увеличивает потребление топлива, что снижает экономичность двигателя. Это объясняется тем, что из-за повышенной вязкости снижается прокачиваемость топлива через фильтры и ухудшается процесс смесеобразования. И наоборот, топливо с пониженной вязкостью хуже герметизирует и смазывает зазоры плунжерных пар в топливном насосе высокого давления (ТНВД). Дизтопливо пониженной вязкости иногда становиться причиной выхода из строя ТНВД.

Следующим показателем качества топлива является его низкотемпературные характеристики. Выделяют три категории, которые определяют место и время использования топлива. Первая категория, это арктическое дизтопливо, которое способно проходить через фильтр при температуре -50 градусов Цельсия. Такое топливо используется в странах, в которых температура воздуха крайне низкая, и использование другого дизельного топлива невозможно. К следующей категории относится зимнее дизтопливо. При крайне низких температурах происходит процесс кристаллизация парафина. Температура, при которой топливо сохраняет свои рабочие свойства, не превышает -35°C. И третья категория – летнее дизтопливо, которое при температуре ниже 10 °C полностью теряет свою работоспособность.

Часто дизельное топливо называют солярой или соляркой. Это абсолютно неправильно.

Солярка (соляровое масло) - фракция нефти, прошедшая щелочную очистку. Служит топливом для тракторных и судовых дизелей, а также, смазкой для некоторых механизмов.

Самые популярные у потребителя марки дизтоплива:

- Л-0,2-62. То летнее дизельное топливо, высшего сорта.

- топливо дизельное автомобильное (ТДА) сорт С,Е, марка (EN 590)

- топливо дизельное экологическое ДЭК-3.