Експлуатаційні властивості бензинів

Бензини повинні відповідати всім основним вимогам до будь-якого палива і деяким специфічним: мати добрі сумішоутворювальні властивості та високу детонаційну стійкість під час роботи двигуна в різних експлуатаційних умовах.

На сумішоутворювальні властивості бензину насамперед впливає фракційний склад палива, який встановлює залежність між кількісним вмістом фракцій палива (в % до об’єму) і температурою, при якій воно переганяється. Легку або пускову фракцію характеризують значеннями тиску насиченої пари і температурами початку перегонки (t_пп) та перегонки 10% (t_10%) бензину.

Тиск насиченої пари допускається в межах 66,7-93,3 кПа. Збільшення цього показника зумовлює зростання втрат на випаровування та можливість утворення “парогазових пробок”. Якщо значення нижчі 33 кПа, то пуск двигуна неможливий.

Температура початку перегонки, яка для всіх марок автомобільних бензинів повинна бути не нижче 30°С, вказує на необхідність обмеження наявності легкокиплячих вуглеводнів, тому що значно зростають втрати палива під час транспортування і зберігання. За умов зменшення температури початку перегонки у системі живлення двигуна утворюються пари бензину, які у 15-20 разів займають більший об’єм, ніж рідке паливо, що порушує процес дозування у
карбюраторі або інжекторній системі. Утворення “парогазових пробок” у паливопроводах погіршує роботу бензонасоса.

Температура википання 10% (t_10%) бензину в зимовий період часу повинна бути не більшою 55°С, а у літній – 70°С. Чим нижча ця температура, тим легше і швидше можна запустити двигун, завдяки надходженню у циліндр більшої кількості парів бензину. Якщо паливо має дуже низьку температуру t_10%, то на прогрітому двигуні, особливо в спеку, у карбюраторі через жиклери буде подаватись значно менша кількість бензину за масою, необхідною для забезпечення оптимальної потужності. При високій температурі t_10% бензину ускладнюється пуск холодного двигуна і розріджується моторна олива, тому що основна кількість палива подається в циліндр у рідкому стані.

Робочу фракцію утворюють вуглеводні, що википають від 10 до 90% об’єму палива і характеризуються температурою перегонки 50% (t _50%), яка для бензинів становить 115–145°С. Цей показник впливає на якість утворення робочої суміші та швидкість прогрівання двигуна, його прийомистість (інтенсивність розгону автомобіля під час повного завантаження після різкого відкриття дросельної заслінки) і стійкість роботи на малій частоті обертання колінчастого вала. За температурами википання 90% (t _90%) бензину, завершення перегонки (t _зп) і кількістю залишку в колбі оцінюють наявність і властивість важких (кінцевих) фракцій, які впливають на інтенсивність та повноту згоряння робочої суміші. Чим менший інтервал температур між t _90% і t_кк, тим якість палива вища. Використання бензину з температурою t _90% понад 180°С та t _зп – 195°С прискорює спрацювання деталей циліндро-поршневої групи внаслідок розрідження і змивання оливи, сприяє утворенню нагару і “заляганню” поршневих кілець.

Потужність та економічність роботи двигуна суттєво залежить від характеру процесу згоряння робочої суміші, який може бути нормальним, детонаційним і жаровим.

Під час роботи двигуна, внаслідок підвищення температури, може виникнути детонаційне (вибухоподібне) згорання робочої суміші зі швидкістю поширення фронту полум’я 1000–2300 м/с. Температура продуктів згоряння досягає 2500–3000°С.

За детонації двигун перегрівається, працює жорстко і нестійко з утворенням чорного диму у відпрацьованому газі, його потужність зменшується, а витрата бензину збільшується. Тривала робота двигуна з детонацією спричиняє прогорання поршнів, клапанів і поршневих кілець, інтенсивне спрацювання вкладишів та інших деталей кривошипно-шатунного механізму. Короткочасна робота двигуна з детонацією або її здійснення окремо в декількох циліндрах зумовлює виникнення некерованого жарового запалювання, коли робоча суміш займається самочинно від перегрітих деталей (електродів свічок, кромок ви-
пускних клапанів) або розжарених частинок нагару. Характерною зовнішньою ознакою жарового запалювання є продовження роботи двигуна з частотою обертання колінчастого вала 200–300 хв^-1 після виключення запалювання.

На виникнення та інтенсивність детонації впливають конструктивні та експлуатаційні чинники. До конструктивних чинників, що уповільнюють швидкість руху фронту полум’я, належать: зменшення ступеня стиску і діаметра циліндрів; застосування камер згоряння із завихренням робочої суміші та розташування двох свічок запалювання; виготовлення деталей циліндро-поршневої групи з матеріалів, які мають малу теплоємність. До експлуатаційних чинників належать: збільшення октанового числа бензину та частоти обертання колін-
частого вала; зменшення кута випередження запалювання; застосування збідненої або збагаченої пальної суміші та повітря з низькою температурою і високою вологістю.

Октановим числом (ОЧ) оцінюють властивість бензину протистояти детонації, мінімальне значення якого відображено у марці палива. ОЧ бензину – це умовний показник, що дорівнює відсотковому (за об’ємом) вмісту ізооктану в суміші з нормальним гептаном, яка рівноцінна за антидетонаційними властивостями досліджуваному паливу при стандартних умовах випробування. Ізооктан (С₈Н₁₈) характеризується умовно прийнятою детонаційною стійкістю у 100%, а нормальний гептан (С₇Н₁₆) – за 0%. Ці два вуглеводні складають еталонне паливо, з яким порівнюють досліджуваний бензин, визначаючи ОЧ моторним (ГОСТ 511–82) і дослідним (ГОСТ 8226–82) методами на стандартному одноциліндровому двигуні зі змінним ступенем стиску. Вважають, що фактична детонаційна стійкість бензину більше відповідає октановому числу, визначеному моторним методом, який характеризується підвищеним тепловим режимом роботи двигуна.

Точніше детонаційну стійкість бензинів визначають на повнорозмірних двигунах у стендових умовах за фактичним октановим числом (ФОЧ) та в дорожніх умовах безпосередньо на автомобілях за дорожнім октановим числом (ДОЧ).

Надійність та ефективність роботи двигуна також залежить від зольності, корозійних властивостей та хімічної стабільності бензину.

Для зменшення кількості шкідливих викидів у довкілля застосовують реформульований бензин, який виробляють з тих самих компонентів і нафт, що й звичайний. Реформулювання бензинів полягає у зменшенні в них загального вмісту парафінових і ароматичних вуглеводнів, вмісту бензолу, тиску насичених парів, зниженні температури википання 90% палива і залученні до складу бензинів кисневмісних сполук. Така заміна компонентного складу бензинів дозволяє значно зменшити викиди в атмосферу вуглеводнів, оксидів азоту та продуктів неповного згоряння.

Згідно з ДСТУ 4063–2001 виготовляються такі марки автомобільних бензинів: А-76; А-80; А-92; А-95; А-98, де цифра 76 вказує мінімально допустиме октанове число, визначене моторним методом, а інші – мінімально допустиме октанове число, визначене дослідним методом.

Запитання і завдання для самоконтролю

1. Охарактеризувати властивості етилованого бензину та заходи безпеки під час його використання [1, с.47-49, 278]; [2, с. 64-66]; [4, с. 47-48].

2. Проаналізувати вимоги до карбюраторних палив [1, с. 38]; [2, с. 42-44]; [4, с. 38-39]; [10, с. 14].

3. Проаналізувати вплив на роботу двигуна фракційного складу і тиску насиченої пари бензинів [1, с. 39, 41]; [2, с. 48-53]; [4, с. 39, 40]; [10, с. 18-31].

4. Обґрунтувати умови нормального та детонаційного згорання бензинової суміші в карбюраторному двигуні [1, с. 42-44]; [2, с. 53-56]; [4, с. 40-47]; [10, с. 34-40].

5. Проаналізувати умови виникнення жарового запалювання та способи уникнення цього явища [1, с. 50]; [10, с. 37-40].

6. Дати визначення поняття октанового числа і охарактеризувати його вплив на роботу двигуна [1, с. 44-47]; [2, с. 62-66]; [4, с. 44-47]; [10, с. 52-84].

7. Проаналізувати вплив конструкційних чинників на виникнення детонації в карбюраторних двигунах [1, с. 45, 46]; [2, с. 56-60]; [10, с. 44-48].

8. Охарактеризувати відмінність марок сучасних бензинів і технологій їх виготовлення. Розшифруйте позначення бензину [1, с. 54-60]; [8, с. 15, 16]; [10, с. 125-140].

9. Проаналізувати вплив експлуатаційних чинників на виникнення детонації в карбюраторних двигунах [1, с. 45, 46]; [2, с. 56-60]; [10, с. 44-48].

10. Вкажіть особливості реформульованого бензину [10, с. 140-144].

Дата добавления: 2015-11-14