Топлива и способы смесеобразования, применяемые в двигателях внутреннего сгорания

На чем ездят автомобили?

Доступность, стоимость и эффективность автомобильного горючего волнуют владельцев и конструкторов автомобилей со времени изобретения «самодвижущейся повозки». Первые экипажи с паровыми двигателями не стали востребованными именно из-за малой эффективности дров и угля в качестве топлива. Не возобновляемые запасы нефти, служащей основным сырьем для производства основных видов автомобильного топлива, заставляют мотористов изобретать новые двигатели для авто, работающие на альтернативном горючем или электроэнергии.

Основные виды топлива для двигателей внутреннего сгорания

Подавляющая часть легковых автомобилей использует двигатели внутреннего сгорания, работающие на бензине. Массово применяются и дизельные ДВС, получившие широкое распространение в комплектации мощных внедорожников и грузового автотранспорта. В меньших масштабах используются газобаллонные установки, работающие на сжиженных газах — метане и пропан-бутане. Эти три вида автомобильного горючего можно считать основными видами топлива для массовых двигателей внутреннего сгорания.

Бензин

По массовости применения бензин, как автомобильное топливо, лидирует среди всех видов горючего. Благодаря присадкам и добавкам смесь легких углеводородов избавлена от основного недостатка — повышенной детонационной способности. В нефтехимической промышленности основное количество бензина получают путем перегонки нефти. Менее распространены такие способы производства, как осушка газов, переработка угля, вторичная переработка мазута.

бензин льется из заправочного пистолета

В бензиновых двигателях внутреннего сгорания, которые выпускают все автомобилестроители мира, бензин используется как воздушно-топливная смесь. Для возгорания смеси применяется электрический разряд свечей зажигания. По теплоте сгорания, достаточно простым методам переработки, бензин превосходит другие продукты нефтехимии. Этим обусловлены его доступность и массовое производство.

Основным недостатком бензина признано большое количество токсичных выхлопов, выбрасываемых в атмосферу традиционными ДВС. Среди них наиболее вредны окись углерода, сажа, окислы азота, соединения свинца из антидетонационных добавок, канцерогены (бензпирен, антрацен). Для снижения количества вредных веществ приходится применять сложные конструкции выхлопных систем с поглотителями и катализаторами, которые увеличивают стоимость автомобиля. Кроме того, массовое производство автомобильного бензина несет угрозу истощения мировых запасов нефти.

Дизельное топливо

Дизельное топливо, не имеющее определенной химической формулы, состоит из смеси нафтеновых, парафиновых, ароматических углеводородов. Автомобильное дизтопливо получают при прямой перегонке нефти (керосиново – газойлевых фракций).

Главным достоинством дизтоплива для автомобильной промышленности стала низкая (по сравнению с бензином) себестоимость производства. Именно этот фактор послужил главной причиной многолетних усилий по конструированию сложных дизельных моторов.

При сравнимой с бензином теплоте сгорания, тяжелые фракции дизельного топлива воспламеняются при температуре выше 700 градусов, для этого используется высокая степень сжатия топлива. При конструировании моторов, приемлемых для автомобилей по весу, вибрации, понадобилось изобретения насосов высокого давления, прецизионных распыляющих форсунок. Дизельные двигатели в производстве по-прежнему сложнее и дороже бензиновых моторов. При этом дизель более экономичен, потребляя меньшее количество топлива при равных скоростях и пробегах машины.

Основные минусы использования дизтоплива аналогичны недостаткам бензина. Кроме того, из дополнительных недостатков можно отметить повышенное содержание серы, увеличенное количество нагара и лаковых отложений в цилиндрах двигателя.

Пропан-бутан и метан

Из нескольких видов природных газов, пригодных для работы автомобильного двигателя, в странах СНГ в торговых масштабах производятся нефтяной пропан-бутан и шахтный метан. На сжиженном или сжатом газе работает газобаллонное оборудование, которое можно без переделок двигателя установить на любую машину с бензиновым мотором.

заправка газом авто

Достоинствами газового топлива признаны меньшая стоимость, сниженное количество вредных выхлопов. К недостаткам горючего относят взрывоопасность, падение мощности двигателя, уменьшение полезного пространства багажника при установке ГБО.

Альтернативные горючие топлива

В качестве альтернативных автомобильных топлив можно рассматривать только те виды, которые получили практическое применение на существующих моделях авто, машинах серийного выпуска.

Спирты

Этиловый и метиловый спирты издавна использовались как замена бензину при дефиците продуктов нефтехимии. Уступая бензину в теплоотдаче, спирты в большинстве стран не рассматриваются как альтернатива продуктам нефтепереработки. Получение спиртов из нефти и газа требует сложных технологий, продукты по себестоимости дороже бензина.

В бензиновых двигателях без дополнительной переработки можно использовать добавку не более 30% спирта. Чтобы повысить процент содержания спирта в бензине до этой величины, нужно растачивать отверстия жиклеров, заменить обычный бензобак на нержавеющий, поменять прокладки головки блока цилиндров. При обычной норме добавок спиртов (10 – 15%) автомобильный ДВС серийных моделей столько же теряет в мощности. Достоинством спиртовых добавок признано уменьшение токсичных выхлопов.

Основными недостатками спиртов в качестве добавки к традиционным горючим становятся расслоение спирта в бензобаке, способность летучего эфира активно впитывать воду (засоряет двигатель). Эти проблемы особенно актуальны для России, где применение спиртовых добавок не практикуется.

Экономически использование спиртовых добавок рентабельно только в странах, где возможно производство спирта с низкой себестоимостью. Поэтому в применении спирта лидируют Бразилия и Южная Азия, добывающие дешевое исходное сырье из сахарного тростника, не требующего ухода.

Биогаз и генераторный газ

Биогаз и генераторный газ (синтез-газ), содержащие большой процент метана, получают на биогазовых заводах или в специальных генераторных установках. Для производства газов могут использоваться отходы сельского хозяйства (солома, птичий помет, мясные субпродукты, водоросли) или промышленности (угольная крошка, торф, опилки).

схема завода биогаза

Схема завода по производству биогаза

Не принимая во внимание разницу в процессах производства (брожение или получение в газогенераторах), важно, что оба вида газа для использования в обычных двигателях внутреннего сгорания требуют установки специального оборудования. Успехи в использовании биогаза и синтез-газа характерны для стран с ограниченными нефтяными ресурсами. Так, в Китае до 70% сельского автотранспорта работает на биогазе. В Швеции автопроизводители «Вольво» и «Скания» выпустили специальные автобусы, работающие на биогазе.

При развитом производстве этих газов их достоинствами становятся низкая стоимость (50% от цены бензина) и экологическая сбалансированность (снижение выбросов углекислого газа, сажи, отсутствие неприятных запахов). Для стран СНГ использование обоих видов газа пока не актуально, так как не существует биогазовых заводов, не выпускаются газогенераторные установки, нет сети заправок.

Биодизель

Биодизель не требует для применения конструктивных переделок дизельного двигателя. Основной причиной его применения вместо «солярки» или в качестве добавок становится беспокойство о сокращении вредных выхлопов.

Достаточно заметить, что в ряде европейских стран (особенно ­– в Германии), на автозаправках колонки с биодизелем начали устанавливаться более 20 лет назад. Многие производители дизтоплива официально добавляют в основное горючее 10 – 15% биодизеля.

Реальность конкуренции биодизеля с минеральным дизтопливом подтверждается рядом фактов. Автомобильные двигатели на биодизеле уже начал выпускать автоконцерн «Скания». Моторы для грузовиков, поддерживающие экологический стандарт «Евро 6», не требуют переделки под новый вид топлива, одинаково успешно потребляют обычную солярку и биодизель.

Читать статью  Как заправить автомобиль с ГБО?

Основой биодизеля является горючий метиловый эфир, который можно выделять при переработке сельскохозяйственных масличных культур (рапса, подсолнечника) или выделять из отходов кулинарной промышленности.

схема производства биодизеля

Главным достоинством биодизеля признана экологическая чистота, связанная с малым содержанием в автомобильных выхлопах серы, углекислого газа, сажи. Все компоненты выхлопа природная среда (почва, вода) разлагают за месяц.

Автомобилисты считают недостатками биодизеля падение мощности двигателя (до 7%) и увеличенный расход горючего (до 8%). Кроме того, рапс (основное сырье производства топлива) истощает почву, требует постоянной смены посевных площадей для отдыха земли.

Вопрос низкой стоимости биодизеля относится к спорным, так как европейские страны освобождают этот вид горючего от ряда налогов. В странах СНГ основные объемы производимого растительного горючего уходят на экспорт в Европу, колонки с биодизелем на автозаправках встречаются редко.

Водород

Основным препятствием к использованию водорода, лидирующего по теплоте сгорания, была сложность хранения сжиженного газа (нужен криогенный бак), контроль реакции и подачи топлива в двигатель.

Первый серийный автомобиль на водороде выпустил концерн Toyota. Модель Mirai использует электрохимический генератор, питающий электромотор мощностью 136 л.с. Второй серийной моделью на водородном топливе стала Honda FCV. Оба автомобиля пока выпускаются ограниченными тиражами для внутреннего японского рынка

honda clarity fcv

Honda Clarity FCV

Основным достоинством водородных двигателей уже сейчас можно считать выхлоп, состоящий из чистого водяного пара. В будущем следует ожидать наращивания мощности и удешевления двигателей на водороде.

В кратком виде достоинства и недостатки горючих видов автомобильного топлива можно представить в виде небольшой таблицы.

ТопливоТеплота сгорания в мега-джоулях на килограммДостоинстваНедостатки
Водород141Лучшая теплоотдача из всех известных горючих, экологическая чистота выхлопа.Необходимость конструирования новых двигателей. Отсутствие сети заправок.
Бензин42 — 44Доступность, разнообразие сортов, основной тип ДВС.Большое количество вредных выхлопов, угроза природным нефтяным запасам.
Дизельное топливо42,5Доступность, появление экономичных двигателей.Вредные выхлопы дизтоплива, угроза природным нефтяным запасам.
Биодизель37,2Экологическая чистота, растительное происхождение.Падение мощности двигателя, увеличенный расход горючего. Отсутствие развитого производства и сети заправок в СНГ.
Спирты30Низкая стоимость для стран с сельскохозяйствен- ным производством спирта. Экологическая чистота.Низкая теплоотдача, падение мощности бензиновых ДВС.
Метан50Доступность, развитая сеть заправочных станций.Падение мощности двигателя, необходимость установки специального оборудования.
Пропан-бутан46,8Доступность, развитая сеть заправочных станций.Падение мощности двигателя, необходимость установки специального оборудования.
Биогаз и генераторный газ46,8Экологическая сбалансированность, возможность использования различных видов отходов, низкая стоимость.Необходимость установки газогенераторных установок, малая мощность двигателей.

Как нетрудно заметить, все альтернативные виды горючего не требуют кардинальной переделки двух основных типов ДВС.

На совершенно иных принципах преобразования энергии построены электромобили, поэтому электричество в качестве автомобильного движителя нужно рассматривать отдельно.

Электромобили и гибриды

Низкая стоимость электроэнергии давно привлекала автоконструкторов. Создание недорогого электромобиля с приемлемой дальностью пробега упирается в большой вес и недостаточную мощность существующих аккумуляторов. Технически установить электромотор на колесную пару или каждое отдельное колесо менее сложно.

Тем не менее, «чистые» электромобили уже выпускают концерны «БМВ» (компакт i3 и спорткар i3s), «Опель» с моделью Ampera-e, «Ситроен» с моделью E-Mehari. Полностью электрическим стал и кроссовер Jaguar I-Pace. Основными достоинствами электромобилей считаются экологическая чистота и бесшумность.

Среди применяемых аккумуляторов лидируют литий-ионные батареи, перспективны литий-фосфатные, гелевые АКБ. Временным выходом, до создания эффективных аккумуляторных батарей, стали гибридные конструкции, которые выпускают все ведущие автопроизводители. Сочетание бензинового мотора с несколькими электрическими двигателями стало основой конструкций таких неординарных моделей, как Outlander PHEV от «Мицубиши», кросс-купе «Ауди Q8», Порш Кайенн «E-Hybrid».

Топлива и способы смесеобразования, применяемые в двигателях внутреннего сгорания

В двигателях внутреннего сгорания используются различные: газообразные, жидкие и даже твердые топлива, хотя практическое значение имеют только некоторые из них. Непосредственное сжига­ние, например, пылевидного твердого топлива в цилиндрах двига­теля технически вполне осуществимо, и такие попытки имели место. Однако золообразование в цилиндрах, чрезмерно высокий износ двигателя и другие связанные с этим трудности до сих пор не преодо­лены. Поэтому твердые топлива предварительно газифицируются в специальных установках — газогенераторах или же используют­ся как сырье для получения жидких топлив, например бензола. Таким образом, для приготовления рабочей смеси в двигателях внутреннего сгорания используются, как правило, жидкие или газообразные топлива.

Смесеобразование в поршневых двигателях во многом зависит от вида применяемого топлива.

Газообразное топливо смешивается с воздухом на входе в дви­гатель в специальном смесителе, поэтому в его цилиндры поступает уже готовая горючая смесь.

Топливовоздушную смесь из жидкого топлива и воздуха готовят Двумя способами:

1) чистый воздух и жидкое топливо подаются в цилиндры дви­гателя раздельно и перемешиваются непосредственно в цилиндрах, образуя с остаточными газами рабочую смесь;

2) жидкое топливо перемешивается с воздухом перед поступле­нием в цилиндры, куда поступает готовая горючая смесь.

Следовательно, возможны два способа приготовления топливо-воздушной смеси: вне цилиндров и непосредственно в цилиндрах. В зависимости от этого двигатели внутреннего сгорания принято разделять на двигатели с внешним и внутренним смесеобразованием.

В двигателях с внешним смесеобразованием и зажиганием рабо­чей смеси от электрической искры, работающих на жидком топливе, горючая смесь чаще всего подготавливается в карбюраторах. Такие двигатели принято называть карбюраторными. Внутреннее смесеоб­разование преимущественно используется в двигателях с воспламе­нением рабочей смеси от тепла, накапливаемого в процессе сжатия. Такие двигатели называются двигателями с воспламенением от сжа­тия, или дизелями (по имени изобретателя Рудольфа Дизеля).

В практике применяются и другие сочетания методов приготов­ления и воспламенения рабочей смеси в поршневых двигателях, но они не изменяют основу рассмотренных методов смесеобразования.

Моторные топлива независимо от того, из какого исходного сырья и каким методом они получены, должны обладать определен­ными физико-химическими свойствами, обеспечивающими надеж­ную работу двигателей, хорошую их топливную экономичность и возможно меньшие износы деталей. Экономичность двигателей, а следовательно, и общий расход горючего в известной мере зависят от теплоты сгорания топлива. Особенно большое значение это имеет для транспортных двигателей, так как радиус действия тран­спортных средств зависит от запаса топлива, а емкости их баков ограничены.

Газообразные и жидкие топлива нефтяного происхождения представляют собой смеси различных углеводородов широкого фракционного состава. В практике используются топлива с фрак­ционным составом от легких газообразных до тяжелых, трудно испаряемых.

Физико-химические свойства моторных топлив, как правило, регламентируются государственными стандартами, которые обяза­тельно учитываются при проектировании новых двигателей.

Твердые топлива — антрацит, различные угли, древесина, торф, горючие сланцы и другие — используются для получения таких газообразных топлив, как светильный, коксовый, доменный и газо­генераторный газы, а также жидких топлив в виде сланцевых, угольных и других бензинов и бензолов, пригодных для сжигания в дви­гателях внутреннего сгорания.

Жидкие моторные топлива по роду исходного сырья подразде­ляются на две группы: нефтяные и ненефтяные, получаемые, напри­мер, при соответствующей переработке твердого топлива. В двига­телях внутреннего сгорания в основном применяются жидкие топлива, получаемые в больших количествах путем переработки нефти. Это бензин, керосин, газойлевые и соляровые фракции и даже мазут, который используется иногда в качестве тяжелого нефтя­ного топлива.

Читать статью  Как определить, какой бензин нужен вашему авто?

Бензин представляет собой наиболее летучую жидкую часть нефти, состоящую в основном из группы индивидуальных углево­дородных соединений от пентана С5Н12 до октана C8H18. Темпера­тура кипения бензиновых компонентов нефти не превышает 185-205°С.

Керосин состоит из более тяжелых углеводородов, выкипающих при температуре 290-300°С. Еще более тяжелыми фракциями являются газойль и соляровое масло. Температура выкипания угле­водородов газойлевой фракции достигает 380°С, а солярового мас­ла — 500°С.

Для карбюраторных двигателей основным топливом служит бензин, а в двигателях с воспламенением от сжатия используется дизельное топливо, основанное на смеси фракций нефти, темпера­тура кипения которых не выходит за пределы 350°С. В крупных стационарных дизелях находят применение тяжелые моторные топлива, состоящие из смеси солярового масла и мазута. Газотур­бинные двигатели работают на керосине.

Нефтяное топливо в основном состоит из химических элементов: углерода С и водорода Н. Содержание углерода колеблется в пре­делах 85 ÷ 87%, а водорода — 13 ÷ 15%. В небольших количествах они содержат кислород О, азот N, серу S и следы воды. Эти эле­менты входят в нефтепродукты в виде химических соединений, главными из которых являются углеводороды, составляющие сле­дующие группы (ряды): алканы, цикланы и ароматические угле­водороды бензольного ряда.

Перечисленные группы углеводородных соединений различаются структурой молекул. Молекулы алканов, например, имеют цепное строение (незамкнутые цепи), в молекулы цикланов входят замкну­тые кольца (циклы) атомов углерода с простой валентной связью, а молекулы ароматического ряда характеризуются наличием шести -членного циклического ядра с более сложной валентной связью между атомами углерода.

Групповой состав углеводородных соединений оказывает боль­шое влияние на физико-химические свойства топлив, предопределяя возможности их использования в определенных типах двигателей.

Для топлив карбюраторных двигателей важнейшим качеством является, например, детонационная стойкость. Если детонационная стойкость топлива не соответствует выбранной (завышенной) сте­пени сжатия, то нормальное протекание процесса сгорания нару­шается. Сгорание приобретает взрывной характер, порождающий ударную волну давления, которая распространяется в цилиндре со сверхзвуковой скоростью. Удары детонационной волны о стенки цилиндра и поршень при многократном отражении вызывают вибра­цию стенок, воспринимаемую как характерный резкий детонацион­ный стук. Работа двигателя с детонационным сгоранием недопустима, так как ухудшает его показатели и приводит к разрушению неко­торых ответственных деталей кривошипно-шатунного механизма.

Детонационная стойкость топлив зависит от группового состава углеводородных соединений. Чем больше в топливе ароматических соединений, тем выше его детонационная стойкость.

Антидетонационные свойства топлив оцениваются октановым числом путем сравнения топлив с эталонами. В качестве эталонов приняты изооктан (и—C8H18), обладающий хорошими антидето­национными свойствами, и нормальный гептан (н — С7Н16) с низ­кими антидетонационными свойствами. Октановое число топлива принимается численно равным процентному содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая оказывается равно­ценной данному топливу по детонационной стойкости при испыта­ниях в стандартных условиях. Октановые числа (о. ч.) современ­ных бензинов находятся в пределах 70 ÷ 100 единиц.

Для топлив, применяемых в дизелях, важнейшим качеством является самовоспламеняемость, определяющая степень жесткости работы двигателя, о которой можно судить, например, по резкости характерного стука, возникающего при работе дизеля. Самовоспла­меняемость дизельных топлив оценивается цетановым числом, которое определяют путем сравнения работы стандартного двига­теля на испытуемом топливе и па смеси эталонных топлив. В каче­стве эталонов используются цетан (С16Н34) из группы алканов с хорошей воспламеняемостью и альфа-метилнафталин (С10Н7СН3), являющийся ароматическим углеводородом, стойким против само­воспламенения. Цетановое число топлива принимается численно равным процентному содержанию цетана в такой смеси с альфа-метил нафталином, которая по самовоспламеняемости оказывается равноценной испытуемому топливу.

Чем выше содержание алканов в дизельном топливе, тем выше его склонность к самовоспламенению и тем мягче, без сильных сту­ков работают дизели. Цетановое число (ц. ч.) дизельных топлив составляет примерно 45—50 единиц.

Газообразные моторные топлива широко используются для пита­ния как транспортных, так и стационарных силовых установок.

Топлива, предназначенные для транспортных газовых двигателей, должны обладать высокой теплотой сгорания, так как иначе трудно обеспечить достаточный запас топлива при ограниченных габаритах и весе транспортных средств и их силовых устройств. Для стацио­нарных силовых установок это требование не является существен­ным, поскольку они могут питаться непосредственно от источников получения газа.

В качестве газообразного топлива в двигателях внутреннего сгорания используют природные, промышленные и газогенератор­ные газы. Природные газы получают из скважин подземных газовых месторождений и на промыслах добычи нефти (промысловые или нефтяные газы); промышленные газы представляют собой продукты переработки нефти, твердых горючих ископаемых (например, при выжиге кокса в доменном производстве, в ряде химических произ­водств и т. д.); газогенераторные газы получают путем газификации различных твердых топлив в газогенераторных установках.

Природные и промышленные газы в зависимости от их агрегатно­го состояния при использовании в качестве топлива подразделяют на два класса или группы: сжимаемые (или сжатые) и сжижаемые (или сжиженные). Эти названия групп носят условный характер, так как при глубоком охлаждении сжиженными могут быть и газы первого класса, имеющие низкую критическую температуру.

К сжимаемым относятся следующие газы: метан СН4, водород Н2, окись углерода СО и их смеси. Эти газы при нормальной тем­пературе остаются в газообразном состоянии при сжатии их до лю­бого высокого давления. Они хранятся в специальных баллонах под давлением в 200 кГ/см2 (≈ 20 Мн/м2). По теплоте сгорания их подразделяют на высококалорийные, среднекалорийные и низко­калорийные.

Высококалорийные газы состоят в основном из метана и имеют низшую теплоту сгорания 5500 ÷ 9000 ккал/м3 (≈ 22—36 Мдж/м3). В эту группу входят газы природные, нефтяные (промысловые) и ка­нализационные, получающиеся при переработке сточных вод город­ских канализационных систем. Сюда же относится метановая фрак­ция коксового газа.

Среднекалорийные газы содержат много водорода и окиси угле­рода; низшая теплота сгорания их составляет 3500 ÷ 5500 ккал/м3 (≈ 14,2—22 Мдж/м3). В основном это коксовый газ, получаемый в больших количествах при выжиге кокса.

Низкокалорийные газы характеризуются небольшим содержа­нием горючих компонентов, состоящих в основном из окиси угле­рода— 20 ÷ 30%. На инертные компоненты (балластную часть) этих газов приходится до 65%, поэтому низшая теплота сгорания их находится в пределах 1000 ÷ 3500 ккал/м3 (≈ 4—14,2 Мдж/м3). В эту группу входят доменный и различные силовые (генераторные) газы. Используются они без предварительного сжатия в основном в стационарных силовых установках.

К сжижаемым газам относятся: этан С2Н6, пропан С3Н8, бутан С4Ню. этилен С2Н4, пропилен С3НС, бутилен С4Н8 и другие компо­ненты нефтяных (промысловых) и промышленных газов. Низшая теплота сгорания этих газов находится в пределах 14000 ÷ 26000 ккал/м3 (56—104 Мдж/м3) — сжижаются они при обычных температурах и относительно невысоких давлениях. Это выгодно отличает их даже от высококалорийных сжимаемых газов, так как позволяет обходиться более тонкостенными баллонами, рассчитан­ными на рабочее давление, не превышающее 16 ÷ 20 кГ/см2 (≈ 1,6—2,0 Мдж/м2).

Читать статью  Как перекрыть гбо на авто

В качестве топлива для транспортных двигателей применяются в основном пропано-бутановые смеси.

Газообразные топлива по сравнению с бензином обладают более высокими октановыми числами, составляющими 90 ÷ 120 единиц, что позволяет повышать степень сжатия в двигателях без опасения вызвать детонационное сгорание. При работе на газообразном топ­ливе в поршневых двигателях заметно уменьшается также износ стенок цилиндров, меньше накапливается отложений, улучшается смесеобразование, вследствие чего облегчается пуск и обеспечивается более полное сгорание топлива в цилиндрах. Поэтому газообраз­ное топливо целесообразно использовать в автомобильных двига­телях.

В поршневых двигателях с внешним смесеобразованием можно использовать только некоторые из перечисленных видов моторных топлив — газообразные и жидкие, обладающие сравнительно хоро­шей испаряемостью, например бензин. При использовании топлив с недостаточной испаряемостью нельзя получить на входе в цилинд­ры горючую смесь с нужным паросодержанием, что нарушает смесеобразование и расстраивает нормальное протекание рабочего цикла в двигателе. С точки зрения ассортимента потребляемых топлив более предпочтителен поэтому способ внутреннего смесеобразо­вания. Двигатели с внутренним смесеобразованием при соответст­вующей организации процессов могут практически работать на лю­бых жидких моторных топливах, начиная от легких, высокооктано­вых бензинов до тяжелых погонов нефти. Такие многотопливные двигатели получают все большее распространение.

Топливо для двигателей внутреннего сгорания

Для питания двигателей внутреннего сгорания применяются жидкие и газообразные виды топлива. Наибольшее распространение получило жидкое топливо — бензин для карбюраторных двигателей и дизельное топливо для дизелей. Газообразные топлива, главным образом сжиженные газы, применяют для двигателей газобаллонных автомобилей.

Автомобильный бензин — легкое моторное топливо, состоящее из жидких углеводородов. Бензины получают из нефти путем ее тепловой переработки. Они представляют собой бесцветную жидкость со специфическим запахом и плотностью 0,70. 0,76 г/см 3 .

Основными свойствами бензина, характеризующими его эксплуа­тационные качества, являются испаряемость, теплота сгорания и детонационная стойкость.

Испаряемость бензина зависит, главным образом, от его фракционного состава, который определяется температурой перегонки 10,50 к 90% его объема. Чем больше в бензине легких фракций, т.е. его составляющих частей, полученных при более низкой температуре переработки нефти, тем лучше испаряемость бензина.

Теплотой сгорания топлива называется качество теплоты, которое выделяется при его полном сгорании в нормальных условиях. Бензин, также как и дизельное топливо, имеет высокую теплоту сгорания, составляющую около 44 МДЖ/кг.

Детонационная стойкость характеризует способность бензина быстро и плавно сгорать. Детонацией называется сверхбыстрое сгорание рабочей смеси в виде взрыва. Скорость нормального сгорания рабочей смеси составляет 20. 40 м/с, при детонации -2000 м/с и выше. Детонация сопровождается резкими металлическими стуками, дымным выпуском, снижением мощности и экономичности двигателя.

Детонационную стойкость бензина оценивают октановым числом. Этот показатель определяется на специальной установке путем сравнения испытуемого бензина с эталонным топливом (смесь изооктана с гектаном). Чем больше октановое число бензина, тем меньше он детонирует и тем большую степень сжатия может иметь двигатель. Для повышения октанового числа к бензину добавляют антидетонаторы. Наиболее сильным антидетонатором является этиловая жидкость. Такой бензин называется этилированным. Этиловая жидкость содержит свинец, поэтому этилированные бензины ядовиты, для предупреждения их окрашивают в красно-оранжевый или сине-зеленый цвет.

Нефтеперерабатывающая промышленность выпускает следующие марки бензина: А-72, А-76, АИ-93, АИ-98. Маркировка обозначает: А-автомобильный, И- октановое число получено исследовательским методом, числа (72, 76, 93, 98) — величина октанового числа.

Все бензины, кроме А-93, выпускаются в летнем и зимнем вариан­тах и различаются температурой перегонки 10% и 50% (т.е. количеством легких и средних фракций, а значит, и испаряемость). Летние бензины применяют в период с 1 апреля до 1 октября во всех районах, кроме северных и северо-восточных, и в течение всего года -в южных районах. Зимние бензины применяют в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах и с 1 октября до 1 апреля — в остальных районах.

Бензин А-72 предназначен для двигателей со степенью сжатия от 6,2 до 7,0 (УАЗ-69, ЗАЗ-451, ГАЗ-53Ф и др.). Бензин А-76 применяется для двигателей со степенью сжатия до 8,2 (ГАЗ-66, ЗиЛ-131 и др.), АИ-93 для двигателей со степенью сжатия 8,2. 9,0 (ГАЗ-24 «Жигули», «Москвич» и д.р.), АИ-98 — со степенью сжатия более 9,0 (ЗиЛ-114, .ЗиЛ-117). Для двигателей «Чайка» и других автомобилей этого класса выпускается автомобиль марки «Экстра».

Дизельное топливо является также продуктом переработки нефти, в основном ее тяжелых фракций. Оно состоит из жидких углеводородов и частично из растворенных в них твердых углеводородов (парафина), плотность 0,830. 0,865 г/см 3 .

Основными свойствами дизельного топлива являются: вязкость, температура помутнения и застывания, испаряемость, способность обес­печить мягкую работу двигателя, содержание в топливе серы, склонность к нагарообразованию.

Вязкость топлива определяет его подачу и впрыск в цилиндры, а также способность смазывать детали топливо подающей аппаратуры. Оптимальной считается вязкость топлива 2.5. 8,5 сСт. Помутнение топлива и затем и его застывание происходит при выделении в нем кристаллов парафина вследствие понижения температуры; этот показатель определяет марку и условия применение топлива.

Испаряемость дизельного топлива характеризует его способность к быстрому испарению и самовоспламенению в камере сгорания двигателя; это свойство оценивается фракционным составом (температурой выкипа­ния 50% и 90% перегоняемого топлива).

Способность топлива обеспечить мягкую работу дизеля оценивает­ся цетановым числом. Мягкая работа двигателя достигается при плавном нарастании давления в процессе сгорания, что возможно в случае вос­пламенения топлива сразу же после поступления в цилиндры первых его частиц. Запаздывание воспламенения приводит к единовременному сгора­нию значительного количества топлива, резкому возрастанию давления и жесткой работе двигателя. Цетановое число — это условная величина равная процентному содержанию цетана в его смеси с альсбамэтилнафталином, которая одинаковая по самовоспламеняемости с данным топливом.

Более высокое цетановое число показывает, что топливо может обеспечить более мягкую работу двигателя. Склонность топлива к образованию нагара оценивается его коксуемостью, которая должна быть не более 0,05%.

Содержание серы в топливе характеризует износостойкость деталей двигателя, поэтому эта величина строго ограничивается. По ГОСТ 300-82 дизельное топливо выпускается трех марок:

Л (летнее), 3 (зимнее), А (арктическое). По содержанию серы дизельное топливо подразделяется на два типа: не более 0,2%, не более 0,5%.

Летнее топливо применяют только при температуре окружающего воздуха выше 0°С, зимнее — при температуре до — 30°С, при более низких температурах следует применять арктическое топливо.

Только качественная недорогая мебель производства России. Вся мебель проверена специалистами.

Источник http://autoleek.ru/avtomobilnye-zhidkosti/toplivo/na-chem-ezdyat-avtomobili.html

Источник https://www.drive2.ru/b/492787093869691498/

Источник https://xn—-7sbfkccucpkracijq8iofobm.xn--p1ai/%D0%B2%D0%BE%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D1%82%D0%B5%D1%85%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0/%D1%81%D1%82%D0%B0%D1%82%D1%8C%D0%B8-%D0%BF%D0%BE-%D1%83%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D1%83-%D0%B2%D0%B0%D1%82/%D0%A2%D0%BE%D0%BF%D0%BB%D0%B8%D0%B2%D0%BE-%D0%B4%D0%BB%D1%8F-%D0%B4%D0%B2%D0%B8%D0%B3%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D0%B5%D0%B9-%D0%B2%D0%BD%D1%83%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%B3%D0%BE-%D1%81%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Previous post Что нужно знать о «Победе», чтобы не вляпаться в историю
Next post Депозитный калькулятор Платинум банка