Масленников Ростислав Ростиславович, Ермак Владимир 4 страница

10, 50 и 90 % бензина, кроме того, указывают температуру конца пе-

регонки КП или конца кипения – КК, а для летних бензинов и темпе-

ратуру начала перегонки – НП. Стандарт ограничивает количество

бензина, которое не перегоняется, так называемый остаток в колбе,

и количество, которое улетучивается при перегонке – потери, кото-

рые в стандарте указываются как – остаток и потери.

По температуре перегонки 10 % бензина (по t10) судят о наличии в

бензине пусковых фракций, от которых зависит пуск холодного двигателя.

При минусовых температурах количество бензина, попавшего в

цилиндры в испарившемся виде, резко падает из-за плохого распыле-

ния топлива, по причине малой скорости вращения коленчатого вала

(замерзло масло, замерз аккумулятор), и целиком зависит от t10.

t90                                                                               t50                                                                                                                                                                       t10

о Температура, С, соответствующая Остаток, % Остаток и поте- ри, % НП 10 % 20 % 30 % 40 % 50 % 60 % 70 % 80 % 90 % КП (96 %)                       1,5

Чем выше t10, тем меньше объем заряда цилиндра и больше топ-

лива попадает в цилиндр в жидком виде, смывая масло со стенок ци-

линдра, разжижая его в картере, тем самым увеличивается пусковой

износ двигателя (80–90 % общего износа двигателя приходится на его

пуск), затрудняется пуск холодного двигателя.

Чем ниже t10, тем легче и быстрее можно запустить холодный двига-

тель, так как больше топлива попадет в цилиндры в испарившемся виде.

Таблица 3.1

Результаты перегонки автомобильного бензина

Остаток и потери 4%

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

Температура перегонки,t C

Рис. 3.1. Кривая перегонки бензина

Однако при слишком низкой t10, при горячем двигателе и высо-

кой температуре наружного воздуха бензин в системе питания может

испариться (объем пара в 150–200 раз больше объема жидкости). Ра-

бочая смесь в двигателе значительно обедняется вплоть до полной

потери способности воспламенения и остановки двигателя. Затрудня-

ется пуск горячего двигателя. Внешние проявления при работе и по-

вторном пуске горячего двигателя, за счет уменьшения поступления в

двигатель рабочей смеси очень похожи на засорение топливной сис-

темы, поэтому это явление получило название " паровая пробка ".

Если при запуске двигатель начинает работать после одного-

двух оборотов коленчатого вала с мгновенной частотой вращения 35–

40 об/мин, принято считать, что двигатель пускается легко. В случае

если на пуск двигателя было потрачено более двух оборотов коленча-

того вала, такой пуск условно принято считать затрудненным.

Температура перегонки 10 % у бензинов летнего вида 70 ° С, а у бен-

зинов зимнего вида 55 ° С.

По температуре перегонки 50 % бензина (по t50) судят об ин-

тенсивности прогрева двигателя (устойчивости работы непрогретого

двигателя на малых оборотах), а на прогретом двигателе во время

движения – приемистости при резком открытии дросселя.

Чем ниже t50, тем легче испаряются средние фракции, обеспечи-

вая устойчивую работу непрогретого двигателя на малых оборотах,

при закрытой воздушной заслонке двигатель быстрее прогревается.

Прогретый двигатель будет иметь хорошую приемистость.

При резком открытии дросселя во впускной трубопровод посту-

пает большое количество холодного воздуха, температура в карбюра-

торе падает, ухудшается испарение бензина, появляются "провалы" в

работе двигателя вплоть до полной его остановки.

Чем ниже t50, тем легче будут испаряться средние фракции, тем

выше будет приемистость двигателя. Однако применение бензина с

очень низкой t50 на прогретом двигателе понижает коэффициент на-

полнения, а, следовательно, мощность двигателя падает.

Температура перегонки 50 % у бензинов летнего вида 115 ° С, а у бензинов

зимнего вида 100 ° С.

По температуре перегонки 90 % бензина (по t90) и температуре

конца перегонки (tкп) судят о наличии в бензине тяжелых фракций от

которых зависит: полнота сгорания и расходе топлива, о мощности

развиваемой двигателем, а также синхронности работы его цилинд-

ров, и износе. (В этом абзаце рассматривается штатная работа уже за-

пущенного и прогретого двигателя).

Желательно, чтобы t90 была более низкой, обеспечивая полное

испарение и сгорание всего бензина.

Применение бензинов с очень высокой t90 и температурой конца

кипения приводит к неполному испарению а, следовательно, и сгора-

нию топлива, повышенному износу двигателя вследствие смыва мас-

ла со стенок цилиндров не испарившимся и несгоревшим топливом,

разжижению масла в картере двигателя. Особенно резко увеличива-

ется износ в условиях низких температур наружного воздуха. Одно-

временно происходит неравномерное распределение рабочей смеси

по цилиндрам двигателя.

Наибольшую мощность развивает двигатель, когда большая

часть топлива попадет в цилиндры в жидком (компактном) виде.

Полное испарение топлива должно произойти на такте сжатия при

повышении температуры в цилиндре двигателя. В этом случае напол-

нение цилиндров будет максимальным.

Неравномерное наполнение цилиндров и нарушение синхронно-

сти их работы будет происходить из-за того, что расстояние от кар-

бюратора до впускного клапана у каждого цилиндра разное, соответ-

ственно и разное количество топлива будет попадать в цилиндры в

испарившемся виде.

Температура перегонки 90 % у бензинов летнего вида 190 ° С, а у бензинов

зимнего вида 170°С. Температура конца кипения у бензинов летнего

вида 215 ° С, а у бензинов зимнего вида 205 ° С.

По величине потерь при перегонке можно судить о возможных

потерях бензина при транспортировании и хранении. Бензин с повы-

шенными потерями при перегонке может начать легко испаряться от

нагретых деталей двигателя на пути движения топлива от топливного

бака к карбюратору. Образующиеся в топливопроводе и бензонасосе

пузырьки пара способны тормозить подачу топлива к двигателю. При

работе автомобиля в горах в условиях пониженного атмосферного

давления, повышенной температуры наружного воздуха могут сло-

житься условия для образования "паровых пробок", прекращающих

поступление бензина к карбюратору и даже остановки двигателя.

Наличие особо легких фракций в летнем бензине, участвующих

в создании паровых пробок, контролируется показателем “темпера-

тура начала перегонки”.

Для бензинов, применяющихся в России, она не должна быть ниже 35 ° С.

Поскольку на стандартном аппарате определения фракционного

состава топлива невозможно оценить наличие особо легких фракций,

наиболее опасных с точки зрения образования паровых пробок, в

стандарты на бензин введен дополнительный показатель давление на-

сыщенных паров.

Для бензинов, применяющихся в России, давление насыщенных паров должно

быть для летнего вида не выше 667 ГПа, а для зимнего – в пределах 667– 933 ГПа.

Температура начала перегонки, температура перегонки 10, 50,

90 % бензинов, температура конца перегонки, остаток в колбе, оста-

ток и потери, давление насыщенных паров для всех бензинов одного

вида одинаковы, т.к. автомобили разных марок, работающие в равных

условиях, должны показывать присущие этим маркам стандартные

эксплуатационные показатели.

3.4. Эксплуатационная оценка бензинов

по фракционному составу

Существование жесткой корреляционной связи между фракци-

онным составом бензина и его эксплуатационными качествами под-

тверждено опытом длительного и массового применения карбюра-

торных двигателей и многочисленными специальными исследова-

ниями его работы. Между характерными температурами перегонки и

работой автомобильного двигателя найдена зависимость, которая по-

казана на номограмме (рис. 3.2).

На поле номограммы а) показана взаимосвязь температуры на-

ружного воздуха и температуры перегонки 10 % топлива с возможно-

стью образования паровых пробок, трудным пуском и максимальной

температурой, начиная с которой запуск двигателя невозможен.

На поле номограммы б) показана взаимосвязь температуры наружного

воздуха и температуры перегонки 50 % топлива с приемистостью двигателя.

На поле номограммы в) показана взаимосвязь температуры наруж-

ного воздуха, температуры перегонки 90 % топлива и температуры кон-

ца перегонки топлива с разжижением масла и интенсивным износом.

На соответствующем поле на оси абсцисс находят точку темпе-

ратуры перегонки 10, 50, 90 % бензина и конца перегонки. Из этих

точек возводят (мысленно) перпендикуляры до пересечения с соот-

ветствующими кривыми (на номограмме пунктирные линии), точки

пересечения (мнимо) переносят на ось ординат и на ней считывают

соответствующие значения поведения двигателя. На номограмме

приведен пример со стандартными значениями летнего вида бензина.

На номограмме поля а) видно, что у бензина, имеющего

t10 = 70°С, "паровые пробки" не образуются даже при температуре на-

ружного воздуха +30°С, но при температуре ниже –5°С затрудняется

пуск холодного двигателя, а при температуре ниже –18°С запуск дви-

гателя без дополнительных мер невозможен.

На номограмме поля б) видно, что у бензина, имеющего

t50 = 115°С, приемистость двигателя начнет ухудшаться, начиная с

температуры –18°С и ниже.

На номограмме поля в) видно, что у бензина, имеющего

t90 = 190°С, разжижение масла начнется при температуре воздуха ни-

же +8°С, а при температуре ниже –18°С возможен интенсивный из-

нос двигателя.

t10

t50

а) б) в)

t90

-10

-20

-30

40 60 80 100

-10

-20

-30

100 120 140 160

-10

-20

-30

160 180 200 220

Температура перегонки, t оС

70(-5;-18) 115(-18) 180(-3)

Рис. 3.2. Номограмма влияния температур перегонки 10 % (а), 50 % (б),

90 % бензинов и температуры конца перегонки (в) на эксплуатационные каче-

ства (показатели) бензина:

1 – паровые пробки; 2 – трудный пуск; 3 – пуск невозможен; 4 – плохая

приемистость; 5 – разжижение масла; 6 – интенсивный износ

Механические примеси. Твердые частицы органического и неор-

ганического происхождения в бензине стандартами не допускаются.

Почвенная пыль, продукты коррозии заводской аппаратуры, резервуа-

ров, транспортных цистерн, трубопроводов, шлангов, дозирующей и пе-

рекачивающей аппаратуры, попадая в камеры сгорания двигателей, вы-

зывают увеличенный износ поршневых колец, стенок цилиндров, спо-

собствуют образованию нагара и пригоранию колец. Кроме того, меха-

нические примеси приводят к засорению топливных фильтров, топливо-

проводов, жиклеров, все это нарушает нормальную работу двигателя,

является причиной половины всех отказов в системе питания двигателя.

Поэтому все мероприятия, связанные с повышением чистоты бензинов,

повышают надежность и долговечность двигателей.

Вода в бензинах не допускается. Наибольшие осложнения свя-

заны с эксплуатацией двигателя в условиях низких температур. Вода

в бензине может находиться в трех видах: в свободном состоянии, в

виде эмульсии и в растворенном состоянии.

Вода в свободном состоянии практически не смешивается с бен-

зином и может легко удаляться путем отстаивания.

Эмульсионная вода образуется в результате сильного перемеши-

вании свободной воды с бензином или в результате выделения рас-

творенной воды при понижении температуры. Эмульсионная вода

значительно труднее удаляется из бензина, представляет собой боль-

шую опасность при низких температурах, когда мелкие капельки во-

ды, взвешенные в бензине, превращаются в кристаллы льда, закупо-

ривающие топливные фильтры.

Растворенная или гигроскопическая вода может содержаться в

бензине только в сотых или тысячных долях процента. Способность

воды растворяться в бензине зависит от температуры. При пониже-

нии температуры эта способность уменьшается, и освободившаяся

вода переходит в эмульсионное состояние со всеми вытекающими

последствиями. Это явление можно предотвратить добавкой к топли-

ву специальных противокристаллизационных присадок – эмульгато-

ров, например этилцелозольва или "жидкости И".

Механические примеси и вода попадают в бензин при непра-

вильном транспортировании, хранении и заправке автомобилей, что

может быть связано с применением загрязненной тары, открытых или

неплотно закрытых резервуаров, загрязненных, в том числе и снегом,

через заправочные пистолеты, концы их заборных и сливных шлан-

гов и т.д.

3.5. Свойства бензина, влияющие на мощность

двигателя и расход топлива

Мощность, развиваемая двигателем, зависит от энергетических

свойств топлива. Энергетические свойства характеризуются теплотой

сгорания и зависят от элементарного состава топлива. Теплота сгора-

ния водорода – 121100 кДж/кг, что почти в 3,5 раза выше теплоты

сгорания углерода – 34100 кДж/кг. В ГОСТах или технических усло-

Топливо Теплота сгорания, кДж/кг топлива смеси Бензин   100%   100% Дизельное топливо   97%   99% Спирт этиловый   59%   98,6% Спирт метиловый   50%   98,6%

виях на бензин теплота сгорания не приводится, так как практически

у всех бензинов она почти одинакова.

Топливо как таковое в цилиндрах двигателя не горит, а горит

топливовоздушная смесь, теплота сгорания которой практически

одинакова (таблица 3.2) для углеводородных топлив, имеющих раз-

ные показатели теплоты сгорания.

Теплота сгорания топлива влияет на топливную экономичность

двигателя, чем она выше, тем меньше топлива содержится в 1 м3 топ-

ливовоздушной смеси. С увеличением теплоты сгорания топлива воз-

растает теоретически необходимое количество воздуха для его пол-

ного сгорания.

Таблица 3.2

Теплота сгорания топлива и топливовоздушной смеси

Теплота сгорания бензовоздушной смеси зависит от соотноше-

ния в ней бензина и воздуха, которое называется коэффициентом из-

бытка воздуха (á).

б =

Lф

Lo

где Lф– фактическое количество воздуха, поступающего в двигатель,

кг; Lо – теоретически необходимое количество воздуха для полного

сгорания 1 кг топлива, кг.

Для бензина Lо = 15 кг. Бензовоздушная смесь способна воспла-

меняться в цилиндре двигателя и сгорать при коэффициенте избытка

воздуха á, изменяющемся от 0,4 до 1,4. Более бедная смесь не вос-

пламеняется от искры, так как не способна передать пламя в разря-

женной углеводородной смеси. Более богатая смесь не горит, так как

не способна воспламениться вследствие понижения температуры

смеси из-за больших затрат тепловой энергии на нагрев избыточного

количества топлива. Электрическая искра не в состоянии подогреть

холодную смесь и интенсифицировать окислительный процесс, нача-

тый сжатием рабочей смеси. Воздух содержит: азот – 78,08 %, кисло-

род – 20,95 %, инертные газы – 0,94 %, углекислый газ – 0,03 %.