Строительные машины и оборудование, справочник





Топлива для двигателей с искровым зажиганием

Категория:
   Выбор топлива и смазочных материалов


Топлива для двигателей с искровым зажиганием

В качестве топлива в двигателях с искровым зажиганием применяются автомобильные бензины, которые подразделяются на летние и зимние (кроме марки АИ-98). Зимние сорта применяют с 1 октября по 1 апреля. В период перехода с одного сорта топлива на другой можно применять их смеси. В соответствии с требованием стандарта сорт топлива определяется по температуре t9o> ПРИ которой перегоняется 90% топлива, и по температуре конца кипения к-к. Для летних бензинов t90 < 180 °С и tKK < 195 °С, для зимних — соответственно 160 и 185 ° С.

Бесперебойная подача топлива из бака к карбюратору обеспечивается отсутствием паровоздушных пробок, механических примесей и воды. Паровоздушные пробки нарушают поток топлива, и насос не подает топливо в карбюратор. Это происходит, когда температура в подкапотном пространстве превышает температуру начала кипения топлива.

Качество горючей смеси, подаваемой в цилиндр, зависит от дозирования и испарения топлива. Дозирование обеспечивается пропускной способностью жиклеров и уровнем топлива в поплавковой камере карбюратора. Для нормальной работы двигателя очень важно полное испарение подаваемого топлива и образование горючей смеси (топлива с воздухом). Качество этой смеси зависит от вязкости, фракционного состава и температуры топлива.



Полнота испарения топлива влияет на топливную экономичность и устойчивость работы двигателя. Испаряемость бензина зависит от фракционного состава. В стандартах качество топлива нормируется по пяти точкам: температуре начала и конца кипения, выкипания 10, 50, 90% бензина. С увеличением в бензине содержания легких углеводородов облегчается запуск двигателя.

Для легкого запуска двигателя температура выкипания 10% бензина не должна превышать 79 °С. Однако температура начала кипения не должна быть ниже 35 °С, так как в теплое время года легкое топливо испаряется в то-пливоподающей системе, что приводит к образованию газовых пробок, снижению эффективности работы и перегреву двигателя.

Испаряемость топлива оценивается давлением насыщенных паров на стенки сосуда, в котором оно находится. Для летних топлив давление насыщенных паров допускается до 66,5 кПа, а для зимних — до 93,1 кПа.

Мягкая работа двигателя зависит от скорости горения топлива. Нормальное горение характеризуется скоростью распространения пламени в пределах 30-50 м/с. При неблагоприятных условиях протекания процесса горения скорость распространения пламени возрастает до 2000-2500 м/с. Это явление сопровождается характерным металлическим стуком и называется детонацией. Интенсивная детонация приводит к разрушению поршней и отказу двигателя. Различают три группы факторов, влияющих на детонацию: конструктивные, эксплуатационные и связанные с химическим составом топлива. Экспериментальные исследования показывают, что детонация усиливается с повышением степени сжатия и увеличением диаметра цилиндра двигателя. К эксплуатационным факторам относятся: нагрузка, частота вращения, температура охлаждающей жидкости и угол опережения зажигания.

Увеличение нагрузки, угла опережения зажигания, слоя нагара в камере сгорания, температуры охлаждающей жидкости и снижение частоты вращения приводят к усилению детонации.

Показателем, характеризующим топливо, является его детонационная стойкость, которая оценивается октановым числом (04). Оно определяется по формуле
04 = 125,4 – 413/6+ 0.183.D,
где е — степень сжатия; D — диаметр цилиндра.

Повысить 04 топлива можно тремя способами:
1) применением современных технологий, например каталитического крекинга;
2) добавлением в базовые бензины высокооктановых компонентов (изооктана и др.);
3) добавлением антидетонаторов. Самым эффективным антидетонатором является тетра-этилсвинец; добавление 10,5 г тетраэтилсвинца на 1 кг топлива повышает 04 до 10 единиц, однако увеличение происходит нелинейно и добавление более 1 г/кг нерационально.

По антидетонационным свойствам тетраэтилсвинец не имеет себе равных, однако обладает высокой токсичностью и в чистом виде не применяется, поскольку при сгорании его образуются нелетучие соединения свинца. Поэтому в качестве антидетонатора используется этиловая жидкость, состоящая из тетраэтилсвинца (53-58%) и выносителей свинца (хлористых и бромистых соединений).

Имеется органическая присадка циклопентадиенилтрикарбонил марганца, которая по антидетонационным свойствам не уступает тетраэтилсвинцу, а по токсичности соответствует неэтилированному бензину.

Неустойчивая работа двигателя наблюдается и при неуправляемом процессе горения, когда горючая смесь воспламеняется не от искрового разряда, а от перегретых частиц нагара. Неуправляемое горение сопровождается глухими ударами, вибрацией, дымным выхлопом и работой на холостом ходу при выключенном зажигании.

Коррозионная активность топлива зависит от наличия в нем серы, кислот и щелочей. Кислоты и щелочи вследствие их сильного коррозионного воздействия на металлы должны в топливах отсутствовать. Содержание серы жестко нормируется и не должно превышать 0,1%, а для бензинов высшего сорта — 0,01%. Все соединения серы при сгорании образуют оксиды SO2 и SO3, которые при взаимодействии с водой переходят в серную или сернистую кислоту, обладающую сильным коррозионным воздействием на металлы.

Химическая стабильность топлива зависит от содержания в нем смол и нестабильных углеводородов. Ее оценивают индукционным периодом — временем (в минутах), в течение которого топливо при температуре 100 °С и давлении 0,7 МПане вступает с кислородом в реакцию окисления. Для автомобильных бензинов индукционный период должен быть не ниже 600-900 мин, а для бензинов высшего сорта — не менее 1200 мин.

Наличие в топливе смол, серы и тяжелых фракций углеводородов способствует образованию отложений нагара и лака, которые увеличивают расход топлива и снижают надежность работы двигателя.

Маркировка бензинов зависит от октанового числа и метода его определения. В настоящее время применяют моторный и исследовательский методы. При моторном методе определения октанового числа бензины обозначают буквой А и цифрой, указывающей октановое число (например, А-72 или А-76), а при исследовательском методе — буквами АИ (например, АИ-93 или АИ-98). Отметим, что при исследовательском методе октановое число на 5-8 единиц выше.

Для повышения качества топлив ужесточена норма на содержание вредных составляющих. Так, в бензинах допускается до 0,05% серы и введена норма на содержание бензола — не более 5%. Реализуются также программы, направленные на решение экологических проблем. ГОСТ Р51105-97 «Бензин для автомобильного транспорта» предусматривают доведение требований к бензинам до уровня европейских норм. В соответствии с ГОСТ Р51105-97 вырабатываются только неэтилированные бензины. В зависимости от октанового числа по исследовательскому методу установлено четыре марки бензинов: «Нормаль-80», «Регуляр-91», «Премиум-95», «Супер-98». Две последние марки по тексту полностью отвечают европейским требованиям, конкурентоспособны на нефтяном рынке и предназначены в основном для зарубежных машин.

Для регионов с высокой плотностью автомобильного транспорта выпускаются бензины с улучшенными экологическими показателями. Технические условия на эти бензины устанавливают более жесткие нормы по содержанию бензола, предусмотрено нормирование ароматических углеродов и увеличение моющих присадок. В маркировку этих бензинов после октанового числа добавляют буквы ЭК. Например, АИ-92ЭК, АН-98ЭК.

Первый газовый двигатель построен в 1860 г. В настоящее время для карбюраторных двигателей широко используются метан и пропан-бутановая смесь. Газ как моторное топливо по многим параметрам превосходит бензины. Он сгорает полнее, и концентрация оксида углерода в выхлопе в несколько раз меньше. Кроме того, в природном газе, как правило, нет серы, поэтому в выхлопах газового двигателя нет вредного для окружающей среды и цилин-дропоршневой группы сернистого газа. Для газового топлива характерна более высокая антидетонационная стойкость, так как среднее октановое число природного газа недостижимо для лучших марок бензина и составляет 105 единиц (у лучшего бензина «Экстра»— 95). Учитывая высокооктановые характеристики природного газа, степень сжатия можно повысить на 25%. По сравнению с бензином газ горит при меньших концентрациях, что позволяет изменением состава смеси регулировать мощность двигателя, т.е. газ как топливо значительно «послушнее» бензина. Он в 3 раза дешевле бензина.

Многочисленные испытания показали, что двигатель на газе имеет средний ресурс на 40% выше. Это объясняется тем, что при сгорании газа образуется меньше твердых частиц, вызывающих повышенный износ цилиндропорш-невой группы, масляная пленка не смывается бензином и газ практически не вызывает коррозии металла. Продолжительность работы моторного масла выше в 2-2,5 раза.

Несмотря на многочисленные достоинства природного газа, перевод на него двигателей затруднен из-за значительно более низкой плотности газа (в 1000 раз) по сравнению с бензином, т.е. если заправлять автомобиль газом при атмосферном давлении, то вместимость бака должна быть в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа путем охлаждения его до -162 °С, превратив в жидкость, или сжать до 20-25 МПа и хранить в специальных баллонах. Затраты на сжатие газа в 3 раза меньше, поэтому данный способ применяется более широко. Следует также учитывать, что наработка на одной заправке снижается на 45%.

Пропан-бутановая смесь находится в жидком состоянии при давлении всего 1,6 МПа. Процесс заправки машин пропан-бутановой смесью не сложен и аналогичен заправке бензином. Однако пропан-бутана получают в 25 раз меньше, чем природного газа, и применение его ограничено.

Пусковые качества двигателя, работающего на газе, при температуре ниже -5 °С значительно ухудшаются.

В настоящее время в зависимости от температуры окружающей среды рекомендуются газы двух марок: СПБТЗ (смесь пропан-бутановая техническая зимняя), которая применяется при отрицательных температурах, и СПБТЛ (смесь пропан-бутановая техническая летняя).

Читать далее:

Категория: - Выбор топлива и смазочных материалов

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины