Учебное пособие. Тортбаева Д Уч пособие. Учебное пособие для студентов специальностей 5В071300 Транспорт, транспортная техника и технологии
 Скачать 4.3 Mb.
|
|
Глава 2. Автомобильные бензины 2.1 Требования к качеству автомобильных бензинов Автомобильным бензином называется смесь углеводородов, имеющих, как правило, температуры кипения 0 пределах от 40 до 200° С.По внешнему виду он представляет собой прозрачную маловязкую бесцветную или окрашенную жидкость, Обладающую специфическим запахом и быстро испаряющуюся в нормальных условиях. Как все углеводороды и любые их смеси, он легче воды, практически в ней не растворяется и при соответствующих условиях сгорает без остатка. Автомобильный бензинявляется основным материалом, который применяется при эксплуатации автомобилей с карбюраторным и инжекторным двигателем. От качества бензина зависят надежность работы и долговечность двигателя и следовательно расходы на его обслуживание и ремонт. Таким образом, знание свойств бензина и умение правильно его применять является одним из звеньев, определяющих эффективность использования автомобилей и рентабельность автотранспортных предприятий. Автомобильные бензины разных марок, полученные различными методами из нефти, не сильно отличаются друг от друга по плотности, вязкости, поверхностному натяжению и теплоте сгорания. Но по испаряемости, стабильности и некоторым другим свойствам они имеют большие различия. Чтобы такого рода свойства были определенными, автомобильные бензины должны удовлетворять ряду эксплуатационных требований, обеспечивающих безотказную работу, экономичность, минимальные износы двигателя, а также возможно меньшие затраты на его обслуживание и ремонт. Важнейшие из этих требований, если сформулировать их в самом общем виде, следующие: автомобильные бензины должны иметь определенную испаряемость и требующуюся детонационную стойкость, быть в необходимой степени физически и химически стабильными, обладать минимальным коррозионным воздействием на металлы и не содержать механических примесей и воды.Кроме того, необходимо учитывать стоимость и пожарную опасность бензинов, а также возможность вредного воздействия их на здоровье людей. Каждое из перечисленных требований выражается одним или несколькими показателями, величины которых для различных марок бензинов нормированы стандартами ТУ 38.001165 — 97 (А-80, А-92), ТУ 38.401-58-122 — 95 и ТУ 38.401-58-127 — 95 (АИ-98). 2.2 Плотность, вязкость, поверхностное натяжение и теплота сгорания автомобильных бензинов Отрезок времени, отводимый на сгорание топлива в современных карбюраторных, инжекторных и быстроходных дизельных двигателях, исчисляется тысячными долями секунды. Такие большие скорости горения могут быть достигнуты только при условии, что перед сгоранием топливо будет полностью испарено и его пары тщательно перемешаны в определенном соотношении с воздухом. Это происходит в процессе смесеобразования. В карбюраторном двигателе бензин дозируется истечением через калиброванные отверстия жиклеров. Объем бензина, поступающего из поплавковой камеры в смесительную, будет зависеть при прочих равных условиях от способности его оказывать сопротивление при движении по каналам, т. е. от вязкости, а масса — дополнительно еще и от плотности. В инжекторной системе питания есть возможность более высококачественного образования топливно-воздушной смеси, за счет конструкционных преимуществ перед карбюраторной системой, а также за счет компьютеризированной системы подачи топливно-воздушной смеси благодаря множеству контролирующих и дозирующих электронных датчиков и ЦП. Плотностью называется масса вещества, отнесенная к единице его объема. Величина ее для автомобильных бензинов при +20° С не опускается ниже 0,690 г/см3 (690 кг/м3) и не поднимается выше 0,810 г/см3 (810 кг/м3) (рис. 7). Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление внешней силе, перемещающей ее слои друг относительно друга.  Рис.7 Изменение плотности бензинов в зависимости от температуры 3-А-72 (зимний); 4- А-72 (летний); 5- АИ-93 (летний этилированный); 6- АИ-93 (летний не этилированный); 7- А-76 (летний) Величину вязкости жидкостей определяют при помощи специальных приборов — вискозиметров — и выражают в единицах динамической или кинематической вязкости. За единицу динамической вязкости принята вязкость такой жидкости, в объеме которой две параллельные площадки размером по 1 м2, отстоящие друг от друга на 1 м, будут двигаться с относительной скоростью 1 м/с под действием силы в 1 Н (Рис.8)  Рис. 8. Схема взаимного смещения слоев жидкости при определении вязкости Единица динамической вязкости имеет размерность г/см ∙с и называется пуазом (Пз). 1 Пз = 0,1 кг/м∙с. В ГОСТах на многие нефтепродукты указывается кинематическая вязкость v, численно равная отношению динамической вязкости к плотности. Единица кинематической вязкости — 1 см2/с — называется стоксом(Ст),а сотая доля его санти-стоксом(сСт).Вязкость1сСт=106 м2/с. Вязкость автомобильных бензинов при +20° С колеблется в пределах от 0,5 до 0,7 сСт. Чтобы лучше себе представить эти величины, надо вспомнить, что вязкость воды при +20° С равна 1 сСт. С понижением температуры вязкость автомобильных бензинов повышается, причем в значительно большей степени (примерно в 10 раз быстрее), чем плотность. В частности, переход с летней эксплуатации на зимнюю, при котором снижение температуры может достигать 50° С и более, приведет к увеличению вязкости по крайней мере в 1,5 раза, что вызовет недопустимое обеднение горючей смеси. Следующим этапом в подготовке горючей смеси после подачи бензина в зону диффузора является его распыливание. Чем мельче при этом будут получаться капли, тем быстрее и полнее будет испаряться поступающее из распылителя топливо. На степень распыливания, если говорить о свойствах бензина, в первую очередь влияет вязкость и поверхностное натяжение: чем меньше их величины, тем меньших размеров получаются капли. Поверхностное натяжение всех автомобильных бензинов одинаково и равно при + 20° С 20—24 дн/см, т. е. примерно в 3,5 раза меньше, чем у воды. Таким образом, плотность, поверхностное натяжение и особенно вязкость автомобильных бензинов оказывают влияние на смесеобразование и поэтому они должны учитываться при регулировке дозирующей аппаратуры. Из других свойств, учитываемых при создании и регулировке карбюраторов, необходимо назвать теплоту сгорания бензинов. Теплотой сгорания называется тепло, выделяющееся при полном сгорании 1 кг вещества.Чем выше теплота сгорания топлива, тем меньше его требуется на 1 км пробега или на 1 ч работы автомобиля. В расчетах, связанных с использованием топлив для двигателей, употребляют низшую теплоту сгорания, которая не включает тепло, выделяющееся при конденсации образовавшихся водяных паров. Для автомобильных бензинов она равна 10400—10600 ккал/кг. 2.3 Испаряемость автомобильных бензинов и их фракционный состав Испаряемостью жидкостей называется способность их переходить из жидкого состояния в парообразное.От этого свойства зависит надежность поступления топлива из бака в карбюратор, скорость образования и качество топливовоздушной смеси. Поэтому важны требования к бензинам в отношении их испаряемости. Автомобильные бензины должны обладать определенной испаряемостью, обеспечивающей: легкий пуск двигателя, быстрый его прогрев, полное сгорание бензина после прогрева двигателя, невозможность образования паровых пробок в топливной системе. Экспериментальное изучение процессов испарения топлив непосредственно в двигателях затрудняется сложностью химического и фракционного состава современных топлив, чрезвычайно малым временем, отводимым на подготовку рабочей смеси (сотые, а иногда и тысячные доли секунды), влиянием на смесеобразование конструктивных и эксплуатационных факторов. Поэтому практическая оценка испаряемости топлив для двигателей основана на определении их фракционного состава, а для бензинов дополнительно еще измеряется и давление насыщенных паров при +38° Си составляет 79,9 кПа (600 мм рт. ст). Фракционным составом нефтепродуктов называется содержание в них тех или иных фракций, выраженное в объемных или массовых процентах. Для бензинов и дизельных топлив он определяется на стандартном аппарате для разгонки нефтепродуктов. При определении фракционного состава любого топлива отмечаются температуры начала (HP) и конца (КР) перегонки (разгонки). Что касается промежуточных температур, то их принято фиксировать либо в соответствии с указаниями ГОСТ (при известном сорте), либо через каждые 10% собранного конденсата (при отсутствии данных о принадлежности к тому или иному сорту). Результат определения фракционного состава записывается в виде таблицы, оформление которой показано на примере автомобильного бензина марки А-80(табл.2). Таблица 2 Результаты разгонки автомобильного бензина
В стандарты на бензины включаются не все данные, приведенные в табл. 2, а только наиболее важные. К ним относятся: начало и конец разгонки (HP и КР), температуры, при которых отгоняется 10, 50 и 90% образца (обычно называемые 10-, 50- и 90%-ной точками и обозначенные на рис. 7 (t10% | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||