Теоретичні основи. Паливо перед згорянням у двигуні повинно перейти у пароподібний стан і перемішатися з повітрям

Паливо перед згорянням у двигуні повинно перейти у пароподібний стан і перемішатися з повітрям. Випарування палива характеризується складом і тиском насичених парів. Пальна суміш утворюється в спеціальному приладі – карбюраторі. Процес сумішоутворення полягає в розпилюванні, випаруванні, перемішуванні бензину з такою кількістю повітря, яка необхідна для його згоряння.

Бензин – це складна суміш легких ароматичних, нафтенових, парафінових вуглеводнів та їх похідних.

Випаровуємість характеризує швидкість і повноту переходу бензину з рідкого в пароподібний стан і визначається його хімічним складом. Бензини як складна суміш різних вуглеводнів википають не при одній постійній температурі, а в широкому діапазоні температур (30...205°С). Випаровуємість бензину оцінюється по температурних межах його википання і по температурах википання його окремих частин - фракцій.

Фракційний склад є головним показником випаровувансті автомобільного бензину, найважливішою характеристикою його якості. Від фракційного складу бензину залежать легкість пуску двигуна, час його прогрівання, прийомистість та інші експлуатаційні показники.

На малюнку приведена крива розгону бензину і вказані його основні фракції — пускова, робоча і кінцева. Пускову фракцію бензину складають самі низькокиплячі вуглеводні (перші 10% об'єму дистиляту). У робочу фракцію входять дистиляти від 10 до 90 % об'єму і в кінцеву — від 90% об'єму до кінця кипіння бензину. По Госту фракційний склад бензину нормують п'ятьма характерними температурами: почток перегонки, перегонки 10%, 50 і 90% об'єму і кінця кипіння.

Фракційний склад бензину повинен бути таким, щоб забезпечилися хороший пуск двигуна і швидкий розгін автомобіля, низька питома витрата палива, рівномірний якісний і кількісний розподіл горючої суміші по циліндрах двигуна, мінімальний знос поршнів і циліндрів.

Температура початку перегонки і перегонки 10% бензину характеризують пускові властивості палива. Якщо в бензині недостатньо низкокипячих фракцій, то при пуску холодного двигуна частина бензину не встигає випаруватися і потрапляє в циліндри в рідкому стані. Горюча суміш виявляється збідненою, вона не спалахує від електричної іскри і пуск двигуна стає неможливий. Рідкий бензин в циліндрах змиває мастило, а в картері двигуна розріджує моторне масло. Тому у момент пуску і при подальшому прогріванні спостерігається тертя деталей цилиндропоршневої групи без достатньої кількості змащувального матеріалу. Змащувального масла виявляється недостатньо для осідання на поверхнях деталей міцної плівки. В цьому випадку створюється знос деталей двигуна, так званий пусковий знос, ступінь якого залежить від кількості бензину, що не випарувався, тривалості пуску і прогрівання двигуна і швидкості відновлення масляної плівки на циліндрах. Чим менше випаровується бензину у впускній системі двигуна, тривалий пуск і гірше подача змащувального масла до деталей, що труться, тим значніше пусковий знос. Вміст низкокиплячих вуглеводнів в сучасних автомобільних бензинах контролюється трьома показниками: температурою початку перегонки, температурою перегонки 10 % бензину і тиском насиченої пари.

Відповідно до стандартів, що діють, температура початку перегонки літніх автомобільних бензинів повинна бути не нижче 35 °С, а 10 % бензину повинні перегонитися при температурі не вище 70 °С. Температура початку перегонки зимових бензинів не нормується, а 10 % бензину повинно перегонятися при температурі не вище 55 °С. Завдяки цьому на літніх бензинах забезпечується пуск холодного двигуна при температурі навколишнього повітря вище - 10 °С, у літній період не утворюється парових пробок. Застосовуючи зимові бензини, можна пустити холодний двигун при температурі повітря - 26...- 28 °С. Поява парових пробок за цих умов практично виключено.

Температура перегонки 50% бензину, яка характеризує швидкість прогрівання і прийомистість двигуна, нормується для робочої фракції (об'єм дистилятів від 10 до 90%).

Прогрівання двигуна триває від моменту пуску до створення стійкого режиму роботи. В кінці прогрівання на режимі холостого ходу досягається майже повне випаровування бензину у впускному трубопроводі. Чим легше фракційний склад і нижче температура перегонки 50 % бензину, тим швидше прогрівається двигун. Бензин з низькою температурою перегонки 50 % швидше випаровується у впускному трубопроводі, наповнення циліндра горючою сумішшю поліпшується, потужність двигуна зростає. При низькій температурі навколишнього повітря необхідно застосовувати бензини з низькою температурою перегонки 50 % палива.

Прійомистість — це властивість двигуна в прогрітому стані під навантаженням швидко переходити з малої частоти обертання до більшої при різкому відкритті дросельної заслінки. Для забезпечення хорошою прийомистістю двигуна потрібно, щоб циліндри двигуна у момент дроселювання наповнювалися багатою горючою сумішшю. При різкому відкритті дросельної заслінки у впускний трубопровід поступає велика порція холодного повітря і рідкого бензину, що приводить до різкого погіршення умов паротворення через нестачу теплоти для повного випаровування палива.

Якщо бензин має високу температуру перегонки 50 % палива, то деяка частина висококиплячих вуглеводнів, що складають робочу фракцію палива, в системі живлення не випаровується. В цьому випадку горюча суміш збіднена, і двигун не розвиває високої частоти обертання колінчастого валу і навіть може зупинитися.

Для відновлення теплового режиму системи живлення двигуна потрібний якийсь час. Теплова рівновага встановлюється тим швидше, чим краще йде процес випаровування і сумішоутворення, чим більше в бензині низкокиплячих вуглеводнів. Отже, прийомистість двигуна багато в чому залежить від температури перегонки 50 % бензину. З пониженням цієї температури прийомистість поліпшується і час розгону автомобіля скорочується. Оптимальний розгін автомобіля спостерігається при такій випаровуваності бензину, при якій створюється горюча суміш з повітрям і пари палива в співвідношенні 12:1.

Якщо випаровуваємість бензину гірша, а значить, вище температура перегонки 50 % палива, то утворюється бідна суміш і час розгону автомобіля збільшується.

Температура перегонки 50 % літнього бензину повинна бути не більше 115 °С, зимового — не більше 100 °С. При таких температурах забезпечується швидке прогрівання і хороша прийомистість двигуна під час експлуатації автомобіля.

Температури перегонки 90% і кінця кипіння бензину характеризує повноту його випаровування. Якщо в бензині міститься багато висококиплячих вуглеводнів, то умови роботи двигуна аналогічні умовам пуску холодного двигуна на бензині з низькою температурою початку перегонки. Висококиплячі вуглеводні не випаровуються у впускному трубопроводі двигуна і потрапляють в циліндри у вигляді рідини. Деяка частина її випаровується і згорає, а частина, що залишилася, стікає по стінках циліндра і змиває з них змащувальне масло. Потрапляючи в картер двигуна, важкі фракції бензину розріджують масло і знижують його в'язкість. У тих місцях, де змито змащувальне масло, спостерігаються тертя без змащувального матеріалу і підвищений знос деталей.

При використанні бензинів з високою температурою кінця кипіння підвищується знос двигуна, збільшується кількість відкладень на деталях двигуна і збільшується витрата палива.

Температура перегонки 90 % палива для літнього автомобільного бензину повинна бути не вище 180° С, зимового — не вище 160° С. Кінець кипіння літнього бензину повинен бути не вище 195° С, зимового — не вище 185° С.

Випарування характеризує швидкість та повноту переходу бензину з рідкого до пароподібного стану і визначаються його хімічним складом. Випарування бензину оцінюється по температурним межам його викіпання і по температурам викіпання його окремих частин – фракцій.

Фракційний склад встановлює залежність між кількісним вмістом фракцій палива (в процентах за об’ємом) і температурою, при якій воно переганяється. Від фракційного складу бензину залежить пуск двигуна, час його прогрівання і прийомистість, спрацювання деталей циліндропоршневої групи; витрата палива, масла, токсичність відпрацьованих газів тощо.

На малюнку 1 приведені криві розгонки бензину і вказані його основні фракції.

Рис. 1. Криві розгонки бензину

Поиск по сайту: