Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах и улицах «Добрая дорога детства» 2
Скачать 0.69 Mb.
|
Литература: 4. с. 21-36; 1; 2; 3. Вопросы для самопроверки
2.3. Эксплуатационные свойства и применение бензинов С учетом технологии получения все топлива делятся на дистиллятные и остаточные. Дистиллятные топлива – бензин авиационный и автомобильный, реактивное топливо, дизельное топливо и печное. Остаточные топлива – моторное топливо для средне-и малооборотных дизелей (тепловозы, суда). Одним из главных требований, предъявляемых к бензину, является его детонационная стойкость. Детонационное сгорание характеризуется большими скоростями сгорания рабочей смеси: например, если при нормальном сгорании скорость распространения фронта пламени составляет 25…35 м/с, то при аномальном сгорании она возрастает до 1500…2500 м/с. Процесс горения при этом сгорание может приобретать взрывной характер с образованием ударных волн по несгоревшей части смеси. Волны, многократно отражаясь от стенок камеры сгорания, вызывают появление металлических стуков в двигателе. В результате происходит падение мощности двигателя и его перегрев, который может вызвать прогорание поршней и клапанов. Детонационная стойкость бензинов оценивается условной единицей, называемой октановым числом (ОЧ), которое определяется двумя методами: моторным и исследовательским. Эти методы отличаются в основном режимами нагрузки двигателя установки для определения октановых чисел. Октановое число определяют на одноцилиндровой моторной установки с переменной степенью сжатия с путем применения эталонного топлива. Эталонное топливо представляет собой смесь двух углеводородов парафинового ряда: изооктана С8Н18 (его детонационная стойкость принимается за 100 единиц) и нормального гептана С7Н16 детонационная стойкость которого принимается за 0 единиц. Октановое число до 100 ед. равно процентному содержанию по объему изооктана в искусственно приготовленной смеси с нормальным гептаном, которая по своей детонационной стойкости равноценна испытуемому бензину. Детонационную стойкость бензина можно определить расчетным способом по следующей эмпирической зависимости: ОЧ=125,5 – 413/ε + 0,183D, где – ОЧ октановое число бензина; ε – степень сжатия двигателя; D – диаметр цилиндра двигателя. Испаряемость топлива. Фракционный состав является одним из основных показателей испаряемости топлива (автомобильного бензина). Все нефтяные топлива – сложная смесь углеводородов, которая выкипает в широком диапазоне температур. Фракция – часть топлива, выкипающая в определенном диапазоне температур. Автомобильные бензины выкипают при температурах от 35 до 195оС. Испаряемость бензина оценивается по температурным пределам его выкипания и по температурам выкипания его отдельных частей - фракций. Основные фракции – пусковая, рабочая и концевая. Пусковую фракцию бензина составляют самые легкокипящие углеводороды, которые находятся в 10% объема дистиллята. Рабочую фракцию представляют дистилляты, находящиеся в пределах от 10 до 90% перегоняемого объема. Фракция, выкипающая от 90% объема до конца кипения, называется концевой. В соответствие с ГОСТ фракционный состав нормируется пятью характерными точками: температура начала кипения tн.к., температура перегонки t10%, t50%, t90% и температурой конца кипения бензина tк.к. Пусковые свойства бензинов оцениваются тремя показателями: температурой начала перегонки, температурой перегонки 10% бензина и давлением насыщенных паров. В соответствие с ГОСТ 2084-77 автомобильные бензины летнего вида должны иметь температуру начала перегонки не ниже 35оС, 10% бензина должны перегоняться при температуре не выше 70оС. Для бензинов зимнего вида температура начала перегонки не нормируется, а 10% бензина должны перегоняться при температуре не выше 55оС. Поэтому бензины летнего вида обеспечивают пуск холодного двигателя при температуре окружающего воздуха выше 10оС, а в жаркий летний период они не образуют паровых пробок. Бензины зимнего вида дают возможность запустить холодный двигатель при температуре воздуха до минус 26…28оС. Предельную минимальную температуру, при которой возможен пуск двигателя на бензинах различного фракционного состава, можно определить по формуле: tв=0,5 t10% - 50,5, где t10% - температура конца перегонки, оС. Температура перегонки 50% объема бензина характеризует скорость прогрева после пуска и приемистость двигателя, которая определяет динамику автомобиля. Температура перегонки 50% объема бензина для летнего вида должна быть не выше 115оС, для зимнего вида не выше 100оС. Бензин с низкой температурой перегонки 50% быстрее испаряется во впускном трубопроводе, улучшается наполнение цилиндров горючей смесью и возрастает мощность двигателя. Повышение температуры перегонки 50% бензина выше требование ГОСТ замедляет процесс испарение топлива, что увеличивает продолжительность прогрева двигателя после пуска и ухудшает динамику автомобиля. Температура перегонки 90% и конца кипения бензина характеризуют его полноту испарения бензина. Когда в бензине содержится много высококипящих углеводородов, то они не испаряются во впускном трубопроводе двигателя, и попадают в цилиндры в виде жидкости. Часть жидкого бензина, поступающего в камеру сгорания, испаряется и сгорает, а оставшаяся часть стекает по стенкам цилиндра и смывает с них масляную пленку, что вызывает повышенный износ трущихся поверхностей цилиндропоршневой группы. Кроме того, тяжелые фракции бензина, попадая в поддон двигателя, снижают качество моторного. Относительное изменение износа цилиндропоршневой группы в зависимости от температуры перегонки 90% объема бензина можно рассчитать по формуле: DИ = 100 + 0,03(t90% -160)2, где - t90% температура перегонки 90% объема бензина, оС. Температура перегонки 90% объема для автомобильных бензинов летнего вида должна быть не выше 180оС, а зимнего – 160оС. Конец кипения бензинов летнего вида должен быть не выше 195оС, а зимнего – 185оС. (см. таблицу 2.1.). Таблиц 2.1. Основные показатели бензинов
Скорость и полнота испарения бензинов в значительной степени определяется давлением насыщенных паров. Давлением насыщенных паров называют давление, развиваемое парами в условиях равновесного состояния с жидкостью при данной температуре. По значению давления насыщенных паров можно судить о пусковых свойствах бензина, склонности его к образованию паровых пробок в топливной системе двигателя, возможных потерях при транспортировки и хранении. Чем больше в бензинах содержится углеводородов с низкой температурой кипения, тем выше его испаряемость и давление насыщенных паров, лучше пусковые свойства двигателя, но возрастает склонность к образованию паровых пробок. У выпускаемых в настоящее время автомобильных бензинов в соответствии с ГОСТ 2984-77 давление насыщенных паров бензина летнего вида должно быть не более 66 661 Па (500 мм. рт. ст.), а зимнего вида – от 66 661 до 93 325 Па (500-700 мм. рт. ст.). Работа автомобиля в летний период на бензинах зимнего вида запрещена, так как в связи с высоким давлением насыщенных паров бензина в системе питания будут интенсивно образовываться паровые пробки. Работа автомобилей в зимний период на летнем бензине сопровождается затрудненным пуском, снижением динамических качеств и повышенным износом цилиндропоршневой группы. При изучении эксплуатационных свойств бензина нужно рассмотреть и другие не менее важные показатели качества бензина: стабильность, склонность к нагарообразованию, коррозионные свойства. Литература: 2, с. 20-53; 3; 4. Вопросы для самопроверки
2.4. Эксплуатационные свойства и применение дизельных топлив Наиболее широкое распространение в качестве силовых установок получили дизельные двигатели, основным их преимуществом является высокая экономичность. Экономичность дизельных двигателей на 30…40% выше карбюраторных. Процессы смесеобразования и сгорания топлива в дизельных двигателях в значительной степени отличаются от процессов, происходящих в карбюраторных двигателях. Образование горючей смеси у дизелей происходит непосредственно в камере сгорания за короткий промежуток времени, который соответствует 15…20о поворота коленчатого вала. Это примерно в 10 раз меньше, чем в карбюраторных двигателях. Качество смесеобразования и сгорания топлива зависит от давления и температуры сжатого воздуха, концентрации паров топлива и воздуха, тонкости распыливания, испаряемости и химического состава топлива. Дизельное топливо – это сложная смесь парафиновых, нафтеновых, ароматических углеводородов и их производных, выкипающих в пределах 170…380оС, температура вспышки составляет 35…80оС, а застывания – ниже минус 5оС. Наиболее склонны к окислению и самовоспламенению парафиновые углеводороды, более устойчивые нафтеновые и самые стойкие к окислению ароматические углеводороды. Самовоспламеняемость топлива оценивается цетановым числом (ЦЧ), которое определяется тремя методами: по совпадению вспышек, по запаздыванию самовоспламенения и по критической степени сжатия. В нашей стране принят метод совпадения вспышек. Для этого используется одноцилиндровая дизельная установка ИТ9-3М с изменяемой степенью сжатия. Цетановое число топлива равно процентному содержанию (по объему) цетана в искусственно приготовленной смеси с альфаметилнафталином, эквивалентной по самовоспламеняемости испытуемому топливу. Кроме этого ЦЧ можно определить по следующей формуле: ЦЧ = (ν20 + 17,8)1587,9/ρ20, где ν20 - кинематическая вязкость, при 20оС, мм2/с; - плотность топлива при 20оС, кг/м3. Цетановое число дизельного топлива оказывает влияние на пусковые характеристики двигателя, максимальное давление сгорания, удельный расход топлива, температуру отработанных газов, нагарообразование в двигателе, дымность и токсичность отработавших газов. С увеличением цетанового числа топлива показатели работы двигателя улучшаются. У выпускаемых в настоящее время дизельных топлив цетановое число должно быть не менее 45 ед. Повышение цетанового числа свыше 50 ед. не оказывает существенного влияния на работу дизельного двигателя. В зависимости от климатических зон страны и условий эксплуатации автотракторной техники стандартом предусмотрен выпуск дизельного топлива следующих марок: Л – летнее, З – зимнее, А – арктическое. Топливо Л предназначено для дизелей эксплуатирующихся при температуре окружающего воздуха 0оС и выше. Дизельное топливо марки З выпускается двух видов: с температурой застывания не выше –35оС и –45оС. Первое предназначено для использования в умеренных климатических зонах при температуре окружающего воздуха –20оС и выше. Второе – для использования в холодной климатической зоне с температурой окружающего воздуха –30оС и выше. Температура застывания арктического дизельного топлива не выше –55оС. Оно предназначено для дизелей, работающих в условиях Севера и Сибири при температуре воздуха до –50оС. По содержанию серы дизельные топлива подразделяются на два вида: первый – содержание серы не более 0,2%, второй – не более 0,5% для топлив марок Л и З, и не более 0,4 – для арктического топлива. В соответствие с ГОСТ 305-82 в марке летнего (Л) дизельного топлива указывается содержание серы в % и температура вспышки; в марке зимнего топлива указывается содержание серы в % и температура застывания; для арктического топлива – только содержание серы в %. Например, Л-0,2-40 означает: Л – топливо летнее с содержанием серы 0,2% и температурой вспышки 40оС; З-0,2-(-45) – топливо зимнее с содержанием серы 0,2% и температурой застывания минус 45оС; А – арктическое топливо с содержанием серы 0,4%. Важнейшим показателем дизельного топлива является самовоспламеняемость. Самовоспламеняемость дизельного топлива оценивается цетановым числом (ЦЧ), а также характеризует легкость пуска, мягкость и экономичность работы двигателя. В дизельном топливе содержатся парафиновые углеводороды, которые при высокой температуре находятся в растворенном состоянии, а низкой образуют микроскопические кристаллы твердых углеводородов. Низкотемпературные свойства оцениваются температурами помутнения и застывания. |
