АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

ВИПАРИВАНИЕ

 

Выпаривание характеризует возможность перехода жидкого топлива в пароподобное состояние. В двигателях с принудительным зажиганием топливо сгорает в газоподобном состоянии. Перед сгоранием происходит выпаривание топлива и перемешивание образовавшихся паров с воздухом (приготовление горючей смеси). Смесь топлива с воздухом готовится при относительно низких температурах в специальном оборудовании – карбюраторе, или в впускных трубопроводах или камерах сгорания, куда топливо впрыскивается при помощи форсунки (в инжекторных системах).

Образование горючей смеси надлежащего состава, обеспечение нормальной работы двигателя без препятствий зависит в большой степени от прокачки бензина, которое может ухудшиться либо приостановиться вследствие содержания в нем механических примесей и воды. Такие показатели качества, как вязкость и вязкостно-температурные свойства бензинов, которые не имеют в своём составе спиртов и некоторых других соединений, как добавок, не создают препятствий и обеспечивают непрерывную прокачку бензина до температур близких к минус 60*С:

 

Температура, *С     -10 -20 -30 -40 -50 -60
Вязкость динамическая, МПа с 0,6 0,6 0,9 1,1 1,4 1,8 2,2 2,7

 

В бензине не должно быть воды и механических примесей. Их наличие определяется визуально в чистой стеклянной посуде. Благодаря малой вязкости бензина вода и механические примеси легко отстаиваются. После отстаивания бензин необходимо использовать в кратчайший срок, т.к. вода может стать причиной повышения коррозии, ускорить окисление бензина и ухудшить ещё некоторые свойства.

В большинстве автомобилей с принудительным зажиганием приготовление горючей смеси происходит в карбюраторах. В карбюраторе топливо дозируется, распыляется, перемешивается с воздухом и частично выпаривается. Дальнейшее выпаривание топлива продолжается в впускных трубопроводах. При этом большие капли (тяжелая часть топлива) оседают на стенках смешивающей камеры и впускного трубопровода, образуя жидкую плёнку, которая выпаривается под влиянием паровоздушного потока. Выпариванию пленки сопутствует подогревание впускного трубопровода за счет отработанных газов или охлаждающей жидкости. Наличие жидкой пленки является причиной неравномерности распределения смеси по цилиндрам, количественной и качественной. Разная протяженность впускных каналов отдельных цилиндров двигателя, пульсирующий характер перемещения пленки приводят к количественной неравномерности, т.е. в одни цилиндры поступает больше топлива и меньше воздуха, в другие – наоборот. Если количественная неравномерность слишком велика, это приводит к снижению экономичности двигателя, увеличению токсичности отработанных газов.

Кроме количественной неравномерности, имеет место качественная неравномерность разделения топлива в цилиндрах двигателя, связанная с разным химическим составом топлива, разными температурами кипения составляющих топлива. Бензин – это смесь углеводородов и не углеводородных соединений. В связи с тем, что выпариваются, в первую очередь, легкие соединения топлива, капли и пленка обогащаются высококипящими углеводородами, а паровоздушная смесь – низкокипящими. Поэтому в цилиндрах, в которые поступает больше жидкого топлива в виде капель и пленки, образуется излишек тяжелой части топлива с высокой температурой выпаривания, а в цилиндрах, в которые поступает больше паровоздушной смеси, образуется излишек легких углеводородов. Полное выпаривание бензина должно закончиться в цилиндрах двигателя в период тактов впуску? и сжатия. Топливо, которое не полностью выпарилось, ухудшает процесс горения, способствует нагарообразованию. Стекая по стенкам цилиндров в масляный картер, жидкий бензин смывает масляную пленку с цилиндро-поршневой группы (ЦПГ), что приводит к увеличению её изнашивания. Наличие жидкой плёнки вызывает падение мощности и экономичности двигателя, перерасход топлива, повышение токсичности отработанных газов.

В двигателях с непосредственным впрыскиванием бензина топливо подается циклично в камеру сгорания или в трубопровод перед впускным? клапаном каждого цилиндра в момент их открытия. Большого эффекта достигают при использовании электронной системы питания. Лучшие показатели в работе этих цилиндров получаются за счет равномерного распределения топлива между цилиндрами и более точного его дозирования на разных режимах работы. За счет полного сгорания топлива уменьшается его потребление, а так же токсичность отработанных газов.

Полнота выпаривания и сгорания топлива зависит от большинства факторов. Из физических показателей качества к ним принадлежат фракционный состав, давление насыщенного пара (влияние этих двух факторов наибольшее), теплота выпаривания, коэффициент диффузии, вязкость, поверхностное напряжение, теплоёмкость, густота.

Для выпаривания топлива необходима энергия, которая называется удельной теплотой выпаривания. Для химически чистых веществ теплота выпаривания – энергия, которая необходима для выпаривания единицы массы вещества при постоянном давлении и температуре. Но топлива являются смесью углеводородов и других веществ, которые кипят при разных температурах либо в определенном интервале температур, и теплота (энергия) затрачивается не только на выпаривание, но и на повышение температуры смеси. Для водорода и некоторых углеводородов температура кипения и теплота выпаривания приведены в табл.14.

 

 

Таблица 14

Температура кипения и теплота выпаривания водорода и углеводородов

Соединения Температура кипения, *С Теплота выпаривания, кДж/кг
Водород Пропан Пентан Гексан Гептан Октан Циклогексан Метилциклогексан Диметилциклогексан Бензол Толуол -252,8 -44 118,5 80,5 110,5 18,436 410,201 353,217 332,686 310,060 297,909 365,787 317,183 300,423 397,631 360,340

 

Учитывая сложную смесь топлива, точно определить его теплоту выпаривания достаточно сложно. Для автомобильных бензинов удельная теплота выпаривания в среднем составляет 290…300 кДж/кг. Теплота, необходимая для выпаривания бензина в двигателе, забирается от воздуха и бензина, которые поступают в систему питания, а также от карбюратора и впускного трубопровода. Итак, теплота выпаривания вместе с теплоемкостью характеризует падение (спад) температуры при выпаривании топлива в впускном трубопроводе, которое может стать причиной обледенения карбюратора. Снижение температуры смеси при полном выпаривании бензина составляет 17…18*С.

Влияние теплоты выпаривания на снижение температуры горючей смеси и, следовательно, на торможение процесса выпаривания топлива при карбюрации можно наглядно проследить на примере выпаривания этилового спирта и бензола (табл.15), которые часто являются составляющими бензинов.

Таблица 15

Выпаривание этанола и бензола при карбюрации

Топливо Температура, *С Выпаривалось топлива, %
воздух горючей смеси
Этиловый спирт абс. Бензол Этиловый спирт абс. Бензол   -12 -1  

(скорость воздуха в диффузоре 80 м/с, α = 1,0)

 

Удельная теплота выпаривания абсолютного спирта и бензола составляет 892,5 кДж/кг и 403,5 кДж/кг соответственно. Сопоставление этих соединений целесообразно, т.к. они имеют приблизительно одинаковые температуры кипения (этанол – 78,5 *С, бензол – 80,1 *С) и в большом диапазоне температур приблизительно одинаковое давление насыщенного пара.

Вязкость и густота влияют на количество бензина, который проходит через калиброванный отвір? карбюратора или форсунки. Чем выше вязкость, тем меньше пройдет топлива в единицу времени. Чем выше густота, тем большая масса его пройдет. В целом, со снижением температуры количество бензина, который проходит через жиклеры карбюратора, форсунку, уменьшается.

Углеводороды разных классов, которые имеют одинаковые температуры кипения, отличаются густотой: наименьшую густоту имеют парафиновые углеводороды, наибольшую – ароматичные (табл. 16).

 

Таблица 16

Зависимость густоты углеводородных фракций от их класса

Температура кипения, *С Густота, ρ20, кг/м3, углеводородов
парафиновых нафтеновых ароматичных
100…150 741,2 820,7 839,9…852,2
150…200 757,3 792,6…823,0 838,5…988,8
200…250 776,2 811,2…842,1 864,9…917,3
250…300 803,7 822,3…856,7 876,1…936,6

 

Бензины, которые содержат в своем составе большое количество ароматичных углеводородов, имеют более высокую густоту по сравнению с бензинами, в которых количество ароматичных углеводородов меньше. Чем выше октановое число бензинов, тем больше в их составе ароматичных углеводородов. Густота высокооктановых бензинов большая по сравнению с густотой бензинов с меньшим октановым числом. Например, густота бензина с октановым числом 98 по исследовательскому методу составляет 725,0…780,0 кг/м3 при 20*С, а для бензина с октановым числом 80 по исследовательскому методу – 700,0…760,0 кг/м3.

От густоты зависят состав горючей смеси, расход топлива, висота уровня топлива в поплавковой камере???, состав отработанных газов и т.п.

Густота – это масса вещества в единице объёма. Единица густоты нефтепродуктов – килограмм на кубический метр (кг/м3), очень часто пользуются измерением в г/см3. Разница в значении густоты на 7-8 единиц в последнем знаке требует регулировки карбюратора.

Густоту необходимо знать для точного учета затрат топлива. Масса бензина (или другого нефтепродукта) равняется добыче - произведению??? объёма на густоту при температуре измерения. Густота - переменная, а не постоянная величина, её значение зависит от температуры (для одного и того же нефтепродукта): чем выше температура, тем меньше вес нефтепродукта в единице объёма. Так, например, 100 л (100 дм3) определенной марки бензина при температуре 18*С весит 75,5 кг, а при температуре 6*С – 76,5 кг. Стандартами предусматривается определение густоты при 20*С, все расчеты в отношении учёта затрат и потребности топлива, масел ведутся по значениям густоты при этой температуре. Определяют густоту ареометрами. Значение густоты бензина, которое колеблется, в основном, в диапазоне от 700 до 790 кг/м3 зависит от его химического и фракционного состава (как и другого нефтепродукта). Бензин одной марки и сорта (вида), например, А-80 летний, не имеет постоянной густоты, разница в значении может быть до 30 кг на 1 т при температуре 20*С. Поэтому так важно определение густоты для каждой партии топлива для расчетов прихода и затрат. При определении густоты обязательным является определение температуры. При значении температуры, которая отличается от 20*С, следует рассчитывать значение густоты при 20*С по формуле:

 

ρ20 = ρt + γ (t - 20),

 

где ρ20 - густота топлива при температуре 20*С;

ρt – тоже при температуре определения;

γ – температурная поправка на 1*С (приложение 1);

t – температура определения густоты, °С (по термометру).

Соответствие массы и объёма (перевод в килограммы) приведены в приложении 2.

Бензины – это сложные смеси разных углеводородных и не углеводородных соединений, которые кипят в широком диапазоне температур, имеют разные температуры парообразования. Переход жидкого топлива в пароподобное, т.е. его выпаривание, оценивается по температурам кипения его отдельных частей (определенного объёма – фракции) – фракционным составом. Фракционный состав определяется перегонкой топлива на специальных стандартных приспособлениях, при этом фиксируются значения температуры начала и конца кипения (tн.к., tк.к.), также значения температуры кипения отдельных объёмов – фракций. От значения этих температур зависят легкость пуска и снашивание двигателя, образование паровых пробок и обледенения карбюратора, приёмность? двигателя, полнота сгорания и затраты топлива и масла, состав отработанных газов и некоторые другие эксплуатационные характеристики. При определении температур кипения вышеназванных фракций измеряют остаток после разгонки и посчитывают потери.

Больше половины общего снашивания двигателя приходится на период пуска, так называемое пусковое снашивание. Для пуска двигателя горючая смесь должна загореться от искры. Существуют верхняя и нижняя границы возможности загорания (вспышки) смеси. При верхней границе смесь имеет содержание топлива, при увеличении которого смесь не вспыхнет. При нижней границе смесь имеет содержание топлива, при уменьшении которого смесь также не вспыхнет.

Например, для автомобильного бензина приблизительные границы загорания смеси при 20*С и давления воздуха – 101,3 кПа составляют:

верхняя – при содержании паров бензина в смеси 2,58 % об. (при коэффициенте излишка воздуха α = 0,709); нижняя – при содержании паров бензина в смеси 1,67 % об. (при коэффициенте излишка воздуха α = 1,1).

Чем шире границы загорания горючей смеси, тем лучшие пусковые свойства топлива. На границы загорания горючей смеси влияют химический состав топлива, температура и давление смеси, количество легких фракций в топливе и т.п.

Легкость пуска двигателя характеризуется температурой кипения 10 % бензина, эта фракция называется пусковой. Чем ниже температура, тем легче запустить двигатель при низких температурах окружающего воздуха без использования методов облегчения пуска, тем меньше снашивание деталей двигателя. Пуск на тяжелом топливе затруднен, необходимо значительное обогащение смеси бензином, большая часть которого не выпарится. Это приводит к сверх потреблению топлива, повышению снашивания цилиндра и поршня, разжижению масла топливом, которое на сгорело, повышению токсичности отработанных газов и т.п. Повышение снашивания двигателя в период пуска объясняется смывом масляной пленки цилиндро-поршневой группы невыпареным тяжелым топливом. Возможность пуска двигателя при низких температурах окружающего воздуха на конкретном бензине можно подсчитать (приблизительно) по формуле:

tn = 0,5 t10% - 50,5 + (tн.к. - 50)/3,

где tn – температура воздуха, при которой возможен пуск двигателя, *С;

t10% и tн.к. – температуры перегонки 10 % бензина и начала кипения соответственно, *С.

В зависимости от конструкционных особенностей двигателя минимальные значения температуры воздуха возможного пуска (tвозд.) отличаются между собой, невзирая на одинаковые значения температур кипения 10 % бензина:

 

t10%          
tвозд. -22…-27 -19…-23 -16…-19 -13…-17 -8…-13

 

Затраты топлива в зимний период, экономичность и моторесурс двигателя, кроме температуры окружающего воздуха, значительно зависит от технического состояния двигателя, благоустройства (состояния) дорог, сезонности (зимние, летние) топлива и масла, качество масел и многих других факторов. Так, использование бензина с температурой начала кипения на 30 % выше нормальной ведет не только к сверх потреблению топлива, но и к сокращению срока службы двигателей до 60 %. Использование летних бензинов зимой ведет к сверх потреблению топлива на 3…5 % и больше.

Для облегчения пуска двигателя при низких температурах воздуха, экономии бензина необходимо повысить количество легкой части (фракции) бензина. С этой целью в условиях эксплуатации возможна добавка к бензину «газового» бензина, газолина, жидкой (бензиновой) части топлива газовых магистралей, а также конденсата, слитого из баллонов сжиженого газа (пропан-бутан). Газовые бензины, которые кипят в границах температур 33…103*С, как правило, имеют октановые числа до 89 по исследовательскому методу. При температурах воздуха от 0 до минус 15…20*С возможно количество легкого конденсата (газолина, «газового» бензина), который может составлять до 10 %, при более низкой температуре воздуха – до 20 %. Полностью заменять бензин газолином, жидким (газовым) бензином не следует. К стандартным бензинам можно добавлять бензиновые фракции, которые получают на газоконденсатных месторождениях, после их стабилизации (бензин газовый стабильный легкий и бензин газовый стабильный тяжелый) до 50%.

Наличие большого количества легкой части в топливе при использовании его летом вызывает другие затруднения, в частности, образование «паровых пробок». Возможность возникновения «паровых пробок» зависит от многих факторов, главными из которых является количество легкой части топлива и температура воздуха. В подкапотном пространстве температура на 40…50% выше температуры воздуха. Во время эксплуатации автомобилей, например, в горной местности, в условиях бездорожья, на малой скорости возможность возникновения паровых пробок возрастает. В системе питания двигателя при нагревании бензина происходит выпаривание легкокипящих компонентов не только с открытой поверхности, но и в объёме двигателя, с образованием большого количества пара. Объём пара в 150…200 раз больше объёма этих же компонентов до выпаривания, т.е. в жидком состоянии. Таким образом, в бензине сильно повышается объём паровой фазы и уменьшается объём жидкой. Через систему питания двигателя в этом случае идет смесь, которая состоит из жидкого бензина, его паров и небольшого количества воздуха, которое выделилось при нагревании бензина, в то время, когда должен поступать только жидкий бензин. Это приводит к снижению подачи насосом массового количества топлива, чрезмерного обеднения горючей смеси, перебоев в работе двигателя, падение его мощности, а иногда – к остановке двигателя. Остановка двигателя в жаркие дни вследствие интенсивного выпаривания легких фракций бензина имеет такой же характер, как и при загрязнении топливо проводов механичными примесями. Поэтому это явление получило название «паровых пробок», хотя остановка двигателя происходит не за счет перекрытия топливного тракта паровой пробкой, которая останавливает совсем подачу топлива. При эксплуатации автомобиля основным фактором, который влияет на образование паровых пробок, является количество легких фракций в бензине, температура бензина в системе питания, которая зависит от конструкционных особенностей системы питания и температуры окружающей среды.

Выявлено, что бензин особенно нагревается в жаркий день во время недлительной остановки двигателя, который работал с повышенной нагрузкой. При остановке двигателя вентиляция подкапотного пространства приостанавливается, бензин в карбюраторе нагревается за счет теплоты, которая излучается самим двигателем. Приблизительно через 10 мин. после остановки двигателя температура бензина стает на 30…40*С выше температуры окружающего воздуха. Бензин в карбюраторе начинает интенсивно выпариваться, в его каналах появляются паровые пузыри, уровень топлива в поплавковой камере снижается. Образование паровых пробок приводит большие осложнения в отношении повторного пуска двигателей во время кратковременных остановок вследствие нехватки бензина в поплавковой камере и трудностей загорания обедненной смеси. Для повторного пуска двигателя следует охладить карбюратор, насос.

В связи с легким образованием паровых пробок в летний период невозможно использование легких фракций (газолина, «газового» бензина, конденсата, которые сливают из баллонов с сжиженым пропан-бутаном), как добавок к бензину.

При использовании летом зимних бензинов, кроме перебоев в работе двигателя за счет образования паровых пробок, могут быть большие потери топлива и загрязнение окружающей среды легкими фракциями бензина. С бака грузового автомобиля потери бензина могут составлять около 200кг/год за счет выпаривания легкой фракции. При использовании зимнего бензина летом эта цифра может повышаться в 3…5 раз и больше. По мере использования бензина уровень его в баке автомобиля снижается. Это пространство заполняется топливно-воздушной смесью. Чем ниже температура кипения бензина и выше температура окружающего воздуха, тем большая доля бензина в такой смеси. При заполнении бака новой порцией топлива бензиново-воздушная смесь вытесняется в атмосферу жидким топливом. Это и есть безвозвратные потери (обычные потери) бензина из бака автомобиля. Чем меньше степень заполнения бака каждой порцией топлива, тем большие потери с бака. Для уменьшения потерь бензина бак автомобиля каждого раза должен заполняться полностью.

Прогревание двигателя, его динамичность, приймальність???, т.е. переход к большой частоте оборачиваемости коленчатого вала при резком открытии дроссельной заслонки, обеспечение разгона до необходимой скорости за малый промежуток времени, способность преодоления подъёмов без переключения передачи и другое зависит от температуры перегонки 50% бензина. Чем более низкая температура перегонки 50% бензина, тем быстрее прогревается двигатель. Например, прогревание холодного двигателя зимой до рабочего состояния (температуры охлаждающей жидкости в системе охлаждения 80*С) на бензине с температурой кипения 50%, что составляет 100*С, происходит на протяжении 9…10 мин., а на бензине с температурой кипения 50%, что составляет 130*С, это происходит за 15…17 мин. Если бензин имеет высокую температуру перегонки 50%, то некоторая его часть (высококипящие компоненты, которые входят в состав рабочей фракции) не выпариваются в системе питания, горючая смесь обеднеет и двигатель не может развить более высокую частоту оборотов коленчатого вала. Что бы восстановить тепловой режим системы питания, необходимо время. Тепловое равновесие восстанавливается тем быстрее, чем больше в бензине низкокипящих фракций и тем ниже температура кипения 50% бензина.

Температура кипения 50% бензина влияет на обледенение карбюратора. При выпаривании бензина в впускной системе двигателя наблюдается снижение температуры горючей смеси. Теплота, необходимая для выпаривания бензина, отбирается из воздуха и металлических деталей карбюратора. Установлено, что при температуре окружающего воздуха + 7,5*С через 2 мин. после пуска двигателя температура дроссельной заслонки может снизиться до минус 4*С. Снижение температуры в впускной системе двигателя зависит от выпаривания бензина. Во время работы двигателя на бензинах с высоким выпариванием (большим количеством легких фракций) температура деталей карбюратора снижается значительно быстрее, чем при работе на бензинах с низким выпариванием, т.е. с меньшим количеством легких фракций. При охлаждении деталей карбюратора до температур ниже 0*С влага из воздуха переходит в лёд. Обледенение карбюратора происходит при эксплуатации автомобилей в холодную сырую погоду, когда температура воздуха составляет от минус 2*С до плюс 11*С, а относительная влажность воздуха превышает 70 %. Наибольшее количество перебоев в работе двигателя вследствие обледенения карбюратора наблюдается, если влажность воздуха составляет 100%, а температура воздуха - + 4…+ 5*С. Наиболее часто условия для обледенения карбюратора создаются в районах с морским климатом в весенний и осенний периоды, при эксплуатации автомобилей на зимних легких бензинах с низкой температурой перегонки 50%.

Возможность обледенения карбюратора повышается при использовании альтернативного топлива, прежде всего спиртов, как добавок к бензинам, потому что спирты имеют наивысшую теплоту парообразования среди альтернативных топлив. При использовании бензиново-спиртовых смесей температура в впускном трубопроводе снижается приблизительно в 3 раза быстрее, чем при использовании нефтяного топлива.

Автомобильный транспорт на территории нашей страны около 6 месяцев эксплуатируется при сниженных температурах воздуха, поэтому проблемы с обледенением имеют место. С целью предупреждения обледенения карбюратора к топливу можно добавлять специальные присадки: поверхностно-активные вещества, гликолы, амиды и некоторые другие в количестве до 1…3%.

Температура кипения 90% бензина и конца кипения характеризует состав рабочей смеси в цилиндре в конце такта сжатия, полноту сгорания топлива. Она определяет также приймальність??? горячего двигателя, легкость перехода с малой частоты оборотов коленчатого вала к повышенной и наоборот, снашивание двигателя, расход топлива и моторного масла, состав отработанных газов и некоторые другие эксплуатационные характеристики автомобиля. Чем ниже температура кипения 90% и конца кипения бензина, тем надежнее работает двигатель.

При высоких температурах t 90% и tк.к. бензин полностью не выпаривается в впускном трубопроводе двигателя и поступает в цилиндры в жидком состоянии. Капли топлива, которые не выпарились, летят с большой скоростью и могут стать причиной механического снашивания верхней части стенки цилиндра. Жидкие капли бензина не полностью выпариваются и сгорают в цилиндрах двигателя. Поэтому, остается недоиспользованной теплота горения бензина, расход топлива возрастает. В отработанных газах повышается количество токсичных соединений. Часть жидкого топлива, которая не выпарилась, стекает через замки поршневых колец в масляный картер, разжижая масло. В масло поступает часть бензина с температурой кипения выше 180…185*С.

По значению температуры кипения 90% бензина можно предусмотреть возможность разбавления моторного масла топливом, которое не полностью сгорело. Это относится, в основном, холодного периода года. Между температурой кипения 90% топлива и температурой воздуха, до значения которой не происходит разбавление масла топливом, которое не сгорело, есть такая приблизительная зависимость:

 

Температура кипения 180 185 190 195 200

90% бензина, *С

 

Средняя температура -18 -13 -9 -4 0

воздуха, *С

 

 

Автомобиль, трактор, комбайн, дорожно-строительная и другая техника является движущимся источником загрязнения атмосферы. Степень загрязнения зависит от количества и качества выбросов, которые имеют три основных источника:

- отработанные газы (приблизительно 90%);

- система смазки и вентиляция картера (приблизительно 90%);

- топливные выпаривания из системы питания (приблизительно 4%).

Наиболее токсичными являются картерные выбросы, которые содержат в своем составе тяжелые углеводороды, но количество их относительно небольшая.

На долю выбросов автомобильным транспортом в городах приходится до 60% всех промышленных выбросов углерода и приблизительно 12% всех выбросов азота. Кроме того, в составе отработанных газов автомобиля содержаться оксиды серы, альдегиды, углерод и некоторые другие токсичные вещества. Действие токсичных компонентов более детально рассмотрено в разделе «Экологичные свойства ТСМ (топливно-смазывающих материалов)».

Для токсичных веществ гранично допустимые концентрации в рабочей зоне помещений составляют (мг/м3):

акролеин – 0,2; оксиды азота – 5,0; углеводороды – 300; серный ангидрид – 10; оксид углерода – 20; тетраэтилсвинец – 0,005.

Некоторые из соединений «выбросов» приводят к образованию смога, кислотных дождей, некоторые вызывают онкозаболевания и т.п. Основная доля токсичных соединений принадлежит отработанным газам, количественный и качественный состав которых зависит от полноты сгорания топлива, качества масла, конструкции двигателя и автомобиля в целом, режима его работы, дорожных условий, температуры воздуха, качества охлаждающей жидкости и технического состояния системы охлаждения, давления в шинах, мастерства водителя.

На расход топлива, состав отработанных газов значительно влияет скорость движения, подъемы, спуски, обтекаемость автомобиля, режим работы двигателя. Движение автомобиля на большой скорости, особенно на близкой к максимальной, ведет к резкому повышению расхода топлива и масла. Малая скорость также не может быть экономичной, хотя расход топлива при этом меньше по сравнению с затратами топлива при максимальной скорости движения. Экономичная скорость автомобиля – это такая, при которой достигаются условия работы двигателя с максимальным крутящим моментом, которая составляет 2/3 от максимальной. При одинаковой скорости расход топлива тем меньше, чем лучше обтекаемость автомобиля, т.к. уменьшается расход топлива на преодоление сопротивления силы ветра. Сменный режим работы автомобиля значительно влияет на расход топлива и токсичность отработанных газов (табл.17).

 

Таблица 17

Зависимость состава отработанных газов от режима работы двигателя

Режим работы двигателя Состав газа, %
углеводороды оксид углерода оксид азота
Холостой ход Равномерное движение Разгон Замедление (торможение) 5,9 14,1   56,3 23,7 7,5 14,3   62,1 16,1 0,3 21,4   78,1 0,2
Всего 100,0 100,0 100,0

 

Наличие легких фракций в бензине характеризуется давлением насыщенных паров – давлением, которое образуется парами, пребывающими в равновесии с жидкостью при данной температуре и при определенном соотношении объемов жидкой и паровой фаз. Чем больше легких фракций в бензине, тем более высокое давление насыщенных паров. При высоких температурах окружающего воздуха в топливо проводах увеличивается количество паровой фазы и соответственно уменьшается количество жидкой фазы, увеличивается размер паровых пузырей, увеличивается возможность образования паровых пробок в системе питания. Коэффициент наполнения цилиндров двигателя снижается, что приводит к падению мощности и перегревания двигателя, ухудшается равномерность наполнения цилиндров. Паровые пробки образуются в том случае, когда давление насыщенных паров выше внешнего давления. При высоком давлении насыщенных паров двигатель буде работать с перебоями, может не завестись либо заглохнуть, возникают большие трудности при повторном пуске горячего двигателя, работе на холостом ходу.

По давлению насыщенных паров бензина делают выводы о способности топлива к образованию паровых пробок при высоких температурах окружающего воздуха, пусковых качеств бензина при низких температурах окружающего воздуха, возможностей потери топлива от выпаривания легких фракций при хранении, транспортировке, заправке автомобиля топливом, из топливного бака автомобиля. При малых значениях давления насыщенных паров бензина возникают осложнения пуска двигателя при низких температурах воздуха. Зависимость возможного пуска двигателя (т.е. температуры воздуха) от давления насыщенных паров более сложная по сравнению с зависимостью пуска двигателя от температуры перегонки 10% бензина. Если значение давления насыщеных паров ниже 33,3 кПа, то пусковые свойства бензина зимой резко ухудшаются.


1 | 2 | 3 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.018 сек.)