А. Н. КартАшевич в. С. товСтыка а в. ГордееНКо топливо, СмАзочНые мАтериАлы

• Название: А. Н. КартАшевич в. С. товСтыка а в. ГордееНКо топливо, СмАзочНые мАтериАлы
• Дата: 21.02.2022
• Размер: 2.39 Mb.
• Имя файла: 014.docx
• Тип: Документы; #369524
• страница: 11 из 72

Совместимость бензинов с неметаллическими материалами

Автомобильные бензины не должны оказывать отрицательно- го влияния на материалы, с которыми они контактируют в про- цессе изготовления, транспортирования, хранения и применения. При воздействии бензинов на резины, уплотнения и другие ма- териалы они могут набухать, растрескиваться, терять свои проч-

ностные характеристики и разрушаться. Агрессивное воздействие топлива на резины и герметики в основном связано с вымывани- ем из них антиокислителя и дальнейшим разрушением, обуслов- ленным образованием пероксидов при окислительных процессах, происходящих в самом топливе. В связи с этим совместимость бензинов, содержащих оксигенаты, с резинотехническими матери- алами оценивают по результатам непосредственного их воздей- ствия на резины. Сущность контроля сводится к определению сохранения за время испытаний свойств образцов резинотехниче- ских материалов и чистоты топлива.

Изменение физико-химических свойств резин под воздействи- ем бензинов определяют по изменению:

• 
  объема образца;
  
• 
  относительного удлинения при разрыве;
  
• 
  прочности образца при растяжении и твердости по Шору.
  

Испытания на совместимость бензинов с резинотехническими материалами проводят при постановке их на производство.

7. испаряемость бензинов

Бензин является сложной смесью ряда индивидуальных угле- водородов, кипящих при различных температурах, поэтому он не имеет фиксированной температуры кипения.

Испаряемость бензина, т.е. способность переходить из жидкого состояния в газообразное, лежит в интервале температур от 35 до 195 С.

Испаряемость бензина оценивается показателями фракцион- ного состава и летучести (давление насыщенных паров, потери от испарения и склонность к образованию паровых пробок).

Испаряемость бензина должна обеспечивать оптимальный со- став топливовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя независимо от способа ее приготовления. В цилиндры двигателя должна поступать однородная горючая смесь, в которой концентра- ция топлива, находящегося в парообразном состоянии и равномерно распределенного по всему объему, достаточна для его воспламене- ния от электрической искры.

Скорость и полнота перехода топлива из жидкого в газообраз- ное состояние зависят от его химического состава и внешних усло-

вий, например температуры, скорости движения потока газов. Так как в различных двигателях эти условия неодинаковы, требования к испаряемости топлива связаны с конструкцией двигателя, для которого оно предназначается. Сгоранию всегда предшествует ис- парение жидкого топлива и перемешивание его паров с воздухом (образование горючей смеси). При плохой испаряемости часть то- плива не переходит в газообразное состояние и не сгорает.

Для оценки испаряемости топлива используют условный по- казатель — фракционный состав. От фракционного состава бензи- на зависят пуск, время прогрева, приемистость и износ двигателя, расход топлива и масла, токсичность отработавших газов. По- скольку автомобильный бензин представляет собой сложную смесь различных углеводородов, выкипающих в широком интер- вале температур, то испаряемость его оценивают по температурам выкипания отдельных частей — фракций.

На рис. 2.1 изображена кривая перегонки бензина и указаны объемы его основных фракций — пусковой, рабочей и концевой. Температура перегонки 10 % бензина характеризует пусковые свойства топлива. Если в бензине недостаточно низкокипящих фракций, то при пуске холодного двигателя часть бензина не успе- вает испариться и попадает в цилиндры в жидком состоянии. Го- рючая смесь, поступающая в цилиндры, оказывается переобеднен-


Объем дистиллята, %
1

0

^tн.к

^t10 % ^t50 %

^t90 % ^tк.к

Температура перегонки, °С

Рис. 2.1. Кривая перегонки бензина

ной и не воспламеняется от электрической искры, в связи с чем пуск двигателя иногда становится вообще невозможен. Неиспа- рившийся бензин, оставаясь в капельно-жидком состоянии, попа- дает в цилиндры двигателя и смывает с их поверхности масло, а при попадании в картер разжижает масло. Поэтому в момент пу- ска и некоторое время при последующем прогреве происходит по- лусухое трение деталей цилиндропоршневой группы, так как на их поверхностях недостаточно масла для обеспечения прочной мас- ляной пленки. Это вызывает интенсивное изнашивание трущихся деталей двигателя, называемое пусковым.

Для обеспечения пуска двигателя в составе пусковой фракции должно быть достаточное количество низкокипящих углеводоро- дов, которые создают смесь, способную воспламениться от элек- трической искры. Зная температуру выкипания 10 % бензина t_{10 %}, можно приблизительно определить температуру воздуха t_в, выше которой возможен пуск двигателя на данном топливе, по формуле

t_в  0,5t_{10 %}  50,5.

(2.8)

Пусковые свойства бензинов улучшаются по мере облегчения пусковой фракции. Зимние бензины дают возможность запустить холодный двигатель при температуре воздуха –26...–28 С.

Температура начала перегонки летних сортов автомобильного бензина должна быть не ниже 35 С, а 10 % бензина должны пере- гоняться при температуре не выше 75 С.

Температура перегонки 50 % бензина характеризует скорость прогрева и приемистость двигателя. Прогрев двигателя длится от момента пуска его до начала бесперебойной, устойчивой работы. В конце прогрева на режиме холостого хода достигается почти полное испарение бензина во впускном трубопроводе. Чем легче фракционный состав и ниже температура перегонки 50 % бензина, тем быстрее прогревается двигатель. Бензин с низкой температу- рой перегонки 50 % быстрее испаряется во впускном трубопрово- де, наполнение цилиндра горючей смесью улучшается, мощность двигателя увеличивается.

Давление насыщенных паров определяется наличием легких фракций в бензине. Под давлением насыщенных паров жидкого топлива подразумевают давление паров, находящихся в состоянии равновесия с жидкостью при данной температуре и определенном

соотношении объемов жидкой и паровой фаз. Чем больше легких фракций в бензине, тем выше давление насыщенных паров.

От давления насыщенных паров зависят склонность бензина к образованию паровых пробок, возможные потери его при хране- нии, транспортировке и заправке автомобиля, легкость пуска двига- теля. Чем больше в бензине углеводородов с низкой температурой кипения, тем выше его испаряемость и давление насыщенных па- ров, а следовательно, и склонность к образованию паровых пробок. Чем выше давление насыщенных паров бензина, тем больше потери его при хранении, транспортировке, перекачивании, за- правке и непосредственно из бака автомобиля. Давление насыщен- ных паров уменьшается с понижением температуры и увеличени-

ем отношения паровой и жидкой фаз.

Значение давления насыщенных паров для бензинов всех ти- пов (СТБ EN 13016) должно быть в пределах от 45 до 100 кПа. Причиной ограничения верхнего уровня давления насыщенных паров бензина является возможность образования паровых про- бок, а нижнего — ухудшение его пусковых свойств.

Образование паровых пробок зависит от испаряемости бензи- на, температуры и конструкции двигателя. Чем выше давление на- сыщенных паров бензина, ниже температура перегонки 10 % и больше объем фракции, выкипающей при температуре до 70 С, тем больше его склонность к образованию паровых пробок. Эта зависимость носит линейный характер и может быть выражена следующим образом:

ИПП = 10ДНД + 7V_{70 С}, (2.9)

где ИПП — индекс паровой пробки; ДНП – давление насыщенных паров бензина, кПа; V_{70 С} — объем бензина, выкипающего при температуре до 70 С.

Плотность и вязкость бензина — регламентированные параме- тры его качества. Применение бензина со значительно понижен- ной плотностью может привести к повышению его уровня в по- плавковой камере карбюратора и самопроизвольному вытеканию из распылителя. Испаряемость бензина существенно зависит от его плотности. Различают абсолютную и относительную плот- ность вещества.

Абсолютная плотность вещества (кг/м³) — это масса, содер- жащаяся в единице объема. За единицу плотности принимают массу 1 м³ дистиллированной воды при температуре 4 С.

Относительная плотность вещества — это отношение его мас- сы к массе дистиллированной воды при 4 С, взятой в том же объ- еме. Относительная плотность — величина безразмерная.

Нефтепродукты и вода имеют неодинаковые коэффициенты расширения. В связи с этим необходимо указывать значения тем- пературы нефтепродукта и воды, при которых проводилось опре- деление их плотности. Относительную плотность нефтепродуктов определяют при температуре 20 С. Плотность нефтепродукта мо- жет быть замерена при любой температуре, однако результат при- водят к температуре 20 или 15 С. В зарубежных и некоторых оте- чественных стандартах пределы плотности устанавливают при 15 С.


4
В соответствии с действующим стандартом плотность нефте- продукта обозначают ²⁰. Здесь цифра 20 указывает, что плотность нефтепродукта относят к нормальной температуре 20 С, а циф- ра 4 означает, что плотность нефтепродукта относят к плотности воды при 4 С, принятой за единицу.

Относительная плотность автомобильных бензинов составляет 0,70...0,78, а абсолютная плотность в системе СИ — 700...780 кг/м³ при 20 С.

В стандартах на топливо плотность не нормирована, однако определять ее обязательно. Это необходимо для учета расхода и движения нефтепродуктов на нефтескладах и заправочных стан- циях, так как приход фиксируют в единицах массы (кг, т), а рас- ход при заправке тракторов и автомобилей учитывается в едини- цах объема (л). Поэтому для пересчета топлива из единиц массы в единицы объема и обратно нужно знать плотность получаемых и отпускаемых нефтепродуктов.

Плотность бензина с понижением температуры на каждые 10 С возрастает примерно на 1 %.

Плотность (кг/м³) бензинов определяют при 15 С в соответ- ствии с СТБ ИСО 3675–2003 и СТБ ИСО 12185–2007.

Низкотемпературные свойства бензинов не должны влиять на работоспособность топливных систем при отрицательных темпе- ратурах. При низких температурах может произойти прекращение

подачи бензина в двигатель вследствие выпадения кристаллов льда или образования ледяных отложений на деталях карбюрато- ра и впускной системы (обледенение карбюратора). Поскольку большинство углеводородов, входящих в состав бензинов, засты- вает при очень низких температурах, а температура застывания ав- томобильных бензинов ниже –60 С, этот показатель для них не регламентируется.

Наибольшие осложнения при эксплуатации двигателя в усло- виях низких температур связаны с образованием в бензине кри- сталлов льда. В бензине может содержаться всего лишь несколько сотых долей процента воды (в растворенном состоянии). При по- вышенной влажности и положительных температурах (стоянка автомобиля в теплом, влажном, плохо проветриваемом гараже) со- держание воды даже в обезвоженном бензине почти мгновенно до- стигает максимального значения. При быстром охлаждении бензи- на влага, не успевшая перейти в воздух, выделяется в виде мелких капель, которые при отрицательных температурах превращаются в кристаллы льда. Эти кристаллы забивают топливные фильтры и трубки и нарушают подачу бензина в двигатель. Кроме того, вода, содержащаяся в этилированном бензине, приводит к разло- жению тетраэтилсвинца, что значительно повышает коррозион- ную агрессивность бензина.

Растворимость воды в бензине улучшается при повышенном содержании в нем ароматических углеводородов, в частности бен- зола. Поэтому для снижения опасности образования кристаллов льда при охлаждении бензинов содержание в них ароматических углеводородов, в том числе бензола, ограничивают.

При подозрении на наличие воды в топливном баке автомоби- ля, а также в профилактических целях его владелец (водитель) может добавить в бензин один из специальных препаратов, «свя- зывающих» воду. При номинальной дозировке эти препараты, как правило, не оказывают влияния на состояние деталей двигателя и его работу.