С увеличением оборотов двигателя время, отводимое на смесеобразование, снижается. Например, в современных высокооборотных двигателях легковых автомобилей время смесеобразования составляет всего 0,01 с. В связи с этим возникают трудности с обеспечением полного испарения топлива, его перемешивания с воздухом и равномерного распределения топлива и топливно-воздушной смеси по цилиндрам двигателя.

Совершенствование систем внешнего смесеобразования привело к созданию разнообразных конструкций устройств питания нового типа с впрыском бензина через электромагнитные форсунки непосредственно во впускной патрубок. По сравнению с карбюраторными двигателями в таких системах питания обеспечивается большая равномерность распределения топливной смеси по цилиндрам, уменьшается сопротивление на впуске и улучшается наполнение цилиндров, достигается более гибкая коррекция состава смеси при изменении режима работы двигателя, создаются предпосылки для оптимального управления двигателем на всех режимах с применением микропроцессорной техники. В результате достигается улучшение топливной экономичности на 12… 18% по сравнению с традиционными карбюраторными системами при значительном снижении содержания ряда вредных продуктов в отработавших газах. Поэтому, несмотря на более высокую стоимость и сложность эксплуатации, системы питания с впрыском бензина получают все большее применение.

При определенных различиях рассмотренных способов внешнего смесеобразования приготовление смеси включает такие общие стадии, как распыливание топлива, его испарение и смешение с воздухом до образования однородной паровоздушной смеси. Все эти процессы протекают одновременно, начинаясь в карбюраторе (или форсунке впрыска) и заканчиваясь в цилиндрах двигателя. Поэтому в обоих случаях качество смесеобразования зависит от таких показателей топлива, как давление насыщенных паров, фракционный состав, теплота испарения, вязкость и плотность. В меньшей степени на процесс смесеобразования оказывает влияние поверхностное натяжение, теплоемкость и коэффициент диффузии паров топлива.

Давление насыщенных паров представляет собой максимальную концентрацию паров топлива в воздухе, при которой устанавливается равновесие между паром и жидкостью. Таким образом, чем выше давление насыщенных паров, тем большее количество паровой фазы содержится в топливно-воздушной смеси, тем легче и быстрее пуск двигателя.

Давление насыщенных паров бензина связано с его составом и зависит от температуры и соотношения паровой и жидкой фаз. Для определения давления насыщенных паров используют два метода: Рейда (по ГОСТ 1756— 52) и Валявского-Бударова (по ГОСТ 6668—53). В первом случае регистрируется давление насыщенных паров бензина в специальной бомбе при температуре 38 °С и соотношении жидкость — пар, равном 1:4. Второй метод заключается в определении изменения объема паровоздушной смеси при нагревании бензина до 38 °С и равном отношении объемов жидкой и паровой фаз.

Под фракционным составом топлива понимается содержание в нем определенных фракций, выраженное в объемной или массовой доле (). В соответствии со стандартом на бензины фракционный состав регламентируется температурами начала и конца разгонки (HP и К.Р), а также температурами, при которых отгоняется 10, 50, 90. Определение фракционного состава выполняется на лабораторном приборе для разгонки нефтепродуктов по ГОСТ 2177—66 и представляется в виде таблицы либо графического изображения кривой перегонки в координатах количество отогнанного бензина V — температура t (рис. 2).

Фракционный состав является важнейшим показателем бензина, оказывающим влияние не только на качество смесеобразования, но и на работу двигателя в целом. Так, наряду с определенным давлением насыщенных паров для надежного пуска холодного двигателя необходимо наличие низкокипящих углеводородов, содержание которых контролируется температурами начала перегонки и разгонки первых 10% бензина. После пуска двигатель должен быстро прогреться, что связано с температурой разгонки 50% бензина (/50). Этот же показатель определяет и хорошую приемистость двигателя — способность обеспечить быстрый разгон автомобиля при резком открытии дроссельной заслонки. Полное испарение бензина в двигателе определяется температурами перегонки 90% (tg0) и конца разгонки (/««). При чрезмерном повышении этих температур тяжелые фракции бензина не успевают испариться и попадают в цилиндры. В результате бензин сгорает неполностью, мощность двигателя падает, а его топливная экономичность ухудшается. Кроме того, происходит разжижение моторного масла и его смывание тяжелыми фракциями с трущихся поверхностей, следствием чего являются повышенные износы деталей двигателя.

Таким образом, в целом облегчение фракционного состава бензина способствует улучшению работы двигателя. Однако при этом необходимо иметь в виду, что чрезмерное снижение /ю приводит к испарению легких фракций уже в трубопроводах или топливном насосе до карбюратора. Образующиеся пузырьки пара создают паровые пробки, нарушающие подачу бензина в карбюратор и ведущие к перебоям в работе, а зачастую даже полной остановке двигателя.

При сравнении процессов смесеобразования различных топлив (например, бензина и спирта) существенную роль играет их теплота испарения (парообразования). Она представляет собой количество тепла, затрачиваемого на испарение единицы массы топлива. Это тепло отнимается от топлива и воздуха, в результате чего температура топливно-воздушной смеси снижается, испарение замедляется и качество смесеобразования ухудшается. Теплоты испарения углеводородных топлив сравнительно невелики — 290…300 кДж/кг, вследствие чего снижение температуры смеси не превышает 15…20 °С.

Вязкость и плотность бензина в наибольшей степени оказывают влияние на его расход через дозирующие жиклеры карбюратора или электромагнитной форсунки.

Плотностью называется масса вещества, отнесенная к единице его объема. Бензины имеют близкие значения плотности, которая с понижением температуры на каждые 10 °С возрастает примерно на 1%.

Вязкость характеризует свойства жидкости оказывать сопротивление течению, т. е. перемещению ее слоев под действием внешней силы. Различают динамическую и кинематическую вязкость. Единица динамической вязкости представляет собой вязкость такой жидкости, в которой два слоя с размером 1 м2, находящиеся на расстоянии 1 м, под действием силы в 1 Н двигаются с относительной скоростью 1 м/с. В системе СИ динамическая вязкость имеет размерность Паскаль-секунда (П-с). Кинематическая вязкость численно равна отношению динамической вязкости к плотности.

Динамическую и кинематическую вязкость определяют в капиллярных вискозиметрах путем замера времени истечения жидкости определенного объема через калибровочный капилляр.