Детонационная стойкость топлив 2 страница

Важной задачей при разработке антидетонаторов является выве­дение образующихся оксидов металла из цилиндра двигателя. Это обеспечивается путем добавления к антидетонатору специальных ве­ществ — выносителей. Выносители разработаны для свинца и мар­ганца. Антидетонаторы на основе железа, несмотря на их относительно высокую эффективность, не находят практического применения, так как для них не найдено эффективных выносителей. В качестве выносителей для ТЭС используют галоидноорганические (хлористо-бромистые и бромистые) соединения, среди которых наибо­лее распространен бромистый этил С2Н5ВГ, (температура кипения 34,4 С, давление насыщенных паров 53 200 Па при 20 °С). Реакции, обусловливающие вынос оксидов свинца из камеры сгорания, про­ходят по схеме С₂Н₅Вr = C₂H₄ + НВr (разложение бромистого этила); РbО + 2НВг – РbВr₂ + Н₂О; Pb + 2НВr – РЬВr₂ + Н₂. Образующиеся галоидные соединения свинца обладают относительно низкой температурой плавления (500 °С) и кипения, и в парообраз­ном состоянии выносятся с отработавшими газами.

Смесь ТЭС с выносителем называют этиловой жидкостью, а топливо с этиловой жидкостью — этилированным. Соотношение выносителя к антидетонатору в этиловой жидкости выбирают таким образом, чтобы обеспечить гарантированный вынос из цилиндра всего образующегося свинца, т.е. с некоторым избытком выносителя. Этиловая жидкость представляет собой маслянистую с характерным запахом жидкость желтого, синего или оранжевого цвета (в зависимости от сорта) с массовым содержанием ТЭС 54 — 57%. Количество этиловой жидкости, добавляемой в автомобильные бензины, не должно превышать 0,82 г на 1 кг бензина.

Использование ТЭС вызывает ряд отрицательных явлений:

1. ТЭС является сильным, стойким ядом, оказывающим комп­лексное токсическое действие на организм человека.

2. Применение выносителя не обеспечивает полного удаления свинца из камеры сгорания, вследствие чего при работе на этилированных топливах наблюдается повышенное нагарообразование. Накопление нагара вызывает дальнейшее повышение требо­ваний двигателя к ОЧ топлива (рис. 3.24) и увеличивает вероятность возникновения калильного зажигания.

3. Выноситель обладает мень­шей температурой кипения, чем ТЭС. Вследствие этого во впуск­ном тракте происходит их фракционное разделение — боль­шая часть выносителя оказывается в газовой фазе, ТЭС — в жидкой пленке на стенках впускного трак­та. В результате в одни цилиндры поступает смесь с избытком ТЭС и недостатком выносителя (воз­можно усиленное образование отложений в камере сгорания), в другие — с избытком выносителя и недостатком ТЭС (возможно воз­никновение детонации в этих цилиндрах).

4. ТЭС имеет температуру кипения, приблизительно равную t_к.к. современных бензинов (200 С) и относительно низкое давление насыщенных паров (40 Па при 20 °С) поэтому содержание ТЭС в жидкой фазе (а следовательно, и ее ОЧ) больше, чем в паровой. Это снижает ФОЧ топлива в отдельных цилиндрах двигателя из-за фракционирования во впускном трубопроводе.

5. Галоидноорганические выносители, а, следовательно, и содер­жащие их этилированные топлива обладают повышенной кор­розионной агрессивностью, особенно сильно проявляющейся в присутствии воды. Поэтому при длительном хранении двигателей, работавших на этилированном топливе, должны использоваться консервационные масла.

6. ТЭС подвержен окислению кислородом воздуха. Образу­ющиеся при этом продукты (белый осадок) нерастворимы в бензине (засорение фильтров) и служат катализаторами, ускоряющими даль­нейшее разложение ТЭС.

7. Наличие в топливе сернистых соединений снижает эффективность действия ТЭС. В камере сгорания свинец с серой обра­зуют прочный сульфид PbS, исключающий свинец из механизма цепных реакций. При хранении топлива также образуются сернистые соединения свинца, выпадающие в виде хлопьевидных осадков. При этом концентрация ТЭС в топливе уменьшается.

8. Для уменьшения количествавредных веществ, поступающих в атмосферу с отработавшими газами, в выпускном тракте некоторых современных ДВС устанавливают каталитические нейтрализаторы. Продукты сгорания ТЭС выводят из строя катализатор, применяе­мый в этих нейтрализаторах.

9. ТЭС обладает сравнительно невысокой термической стабильно­стью, вследствие чего эффективность его использования в форсированных двигателях с большой степенью сжатия, применя­ющих высокоароматизированные топлива, снижается. Это объясня­ется тем, что в более жестких температурных условиях ТЭС разлагается слишком рано, еще до образования достаточного количе­ства гидроперекисей. В результате часть образующих активных радикалов расходуется непроизводительно, не обрывая цепей предпламенных реакций.

Поэтому в качестве антидетонаторов для вы­сокооктановых ароматизированных топлив используют тетраметилсвинец (ТМС) Pb(СН₃)₄. Это вещество обладает по сравнению с ТЭС большей термической устойчивостью. Другим преимуществом ТМС по сравнению с ТЭС является более низкая температура кипения и более высокое давление насыщенных паров. Благодаря этому устраняется третий и четвертый недостатки ТЭС в вышеприведенном перечне. ТМС применяют вместо ТЭС в топливах, содержащих свыше 30 % ароматических углеводородов.

Из других видов антидетонаторов наиболее перспективны марганецсодержащие соединения. Кроме повышения ОЧ эти соединения обеспечивают увеличение полноты сгорания и соответственно снижение токсичности отработавших газов по продуктам неполного сгорания. Эффективными марганецсодержащими антидетонаторами являются циклопентадиенилтрикарбонил марганца (ЦТМ) С₅Н₅Мn(СО)з, пентакарбонил марганца Мn(СО)₅ и метилциклопентадиэтилкарбонил марганца (МЦКМ) С₆Н₇Мп(СО)з.

Основным недостатком, препятствующим широкому внедрению марганецсодержащих антидетонаторов, являются особенности образу­емого ими нагара: он вызывает интенсивное калильное воспламе­нение от тлеющих частиц и обладает способностью замыкать электроды свечей зажигания. В настоящее время ведутся работы по созданию соответствующих преобразователей нагара. В перспективе рассматривается возможность использования в качестве антидетонатора одного из соединений церия (2,2,6,6-тетраметил-3,5-геп-тадитионат церия). Предварительные исследования показали его высокую эффективность.

Комплексные антидетонаторы. Для уменьшения содержания в бензине металлосодержащих антидетонаторов возможно использование комплексных антидетонаторов, представляющих собой смесь (раст­вор) металлосодержащего антидетонатора с высокооктановыми синтетическими углеводородными веществами, например, раствор марганцевого антидетонатора в экстралине.

Определение октановых чисел, ОЧМ и ОЧИ, автомобильных бензинов определяют методами лабораторных испытаний. ФОЧ — квалификационными методами испытаний и дорожными испы­таниями.

Для определения ОЧМ и ОЧИ автомобильных бензинов* приме­няют одноцилиндровый лабораторный двигатель с переменной сте­пенью сжатия в диапазоне от 5 до 10. При определении детонационной стойкости изменяют степень сжатия до получения на испытуемом топливе стандартной интенсивности детонации, замеря­емой по указателю детонации. Затем приступают к сравнению испы­туемого топлива со смесями эталонных топлив (смесь изооктана с нормальным гептаном). Сравнение заключается в подборе двух сме­сей эталонных топлив, различающихся между собой не более чем на две октановые единицы, из которых одна смесь детонирует сильнее, а другая — слабее, чем образец топлива, подлежащий испы­танию. Если необходимо определить ОЧ топлива, превышающие 100 единиц, то в качестве эталонной смеси применяют изооктан с различным содержанием ТЭС. Добавка 0,49 мл ТЭС на 1 кг изоо­ктана увеличивает ОЧ топлива до 110 единиц.

Методы определения ОЧИ и ОЧМ отличаются различными режимами работы лабораторного двигателя. При определении ОЧИ частота вращения коленчатого вала двигателя принимается (600±6) мин^-1; при определении ОЧМ — (900±10) мин^-1. Кроме того, при определении ОЧМ топливно-воздушную смесь после карбюратора подогревают до температуры (149±1) °С. Эти отличия приводят к тому, что для одного и того же бензина ОЧИ > ОЧМ.

ФОЧ автомобильных бензинов определяют путем стендовых и дорожных испытаний. Характеристики снимают при работе двигателя на заданном бензине и на смесях эталонных топлив: изооктана и нормального гептана. Применяют смеси с содержанием изооктана 100; 95; 90; 85; 75; 65; 60; 55 % (об.).

Контрольные вопросы

1. Почему регулирование зажигания на бездетонационную работу двигателя выполня­ют при резком открытии дроссельной заслонки? 2. Как влиобТ износ цилиндропоршненой [руины на требования двигателя к ОЧ топлива? 3. Почему в некоторых образцах двигателей в цилиндр устанавливают две свечи зажигании? 4. Как отличить этилироваиныи бензн от неэтилированного? 5. Почему ресурс свечей зажигания уменьшается при использовании этилированного бензина? 6. Какими эксплуатационными способами можно уменьшить вероятность возникновении детонации?

§ З.З.Самовоспламеняемость топлив

Температурой самовоспламенения (теплового самовоспламе­нения) называют такую минимальную температуру, при которой увеличение скорости протекающих в топливе экзотермических реакций приводит к интенсивному саморазогреванию смеси и пламенному горению при отсутствии постороннего источника воспламенения.

Температура самовоспламенения одного и того же топлива непостоянна — она определяется скоростями тепловыделения и теплоотвода, которые применительно к дизелям зависят от объема и формы камеры сгорания, условий распыла топлива, давления и ряда других условий. Например, температура самовоспламенения при дав­лениях 0,1; 1,5 и 2,0 МПа соответственно в среднем равна для дизельного топлива 450, 240 и 205°С; для бензина 480, 310 и 280 °С. Для однозначной количественной оценки и нормирования самовосп­ламеняемости дизельных топлив стандартизирован соответствующий показатель — цетановое число (ЦЧ).

Цетановое число — условная единица измерения самовоспламе­няемости топлива, численно равная процентному (по объему) содер­жанию цетана С₁₆Н₃₄ в его смеси с альфа-метилнафталином С₁₁Н₁₀ в эталонной смеси (эталонном топливе), эквивалентной по самовоспламеняемости испытуемому топливу при стандартных условиях испытания. Цетан обладает хорошей самовоспламеняемостью; его самовоспламеняемость принимают за 100 единиц, альфа-метилнафталин — плохой; его самовоспламеняемость принимают за нуль. Варьируя содержание указанных компонентов в эталонной смеси, можно изменять ее самовоспламеняемость от 100 до 0. Например, если самовоспламеняемость исследуемого топлива равна самовоспламеняемость эталонной смеси, имеющей ЦЧ 45 (с содержанием цетана45% и альфа-метилнафталина 65 %), то у обоих топлив ЦЧ одинаковы и ЦЧ исследуемого топлива равно 45.

Чем больше ЦЧ топлива, тем лучше его самовоспламеняемость. От ЦЧ топлива зависят длитель­ность периода задержки воспламенения (рис. 3.25), скорость нара­стания давления (рис. 3.26) и максимальное давление в камере сгорания (рис. 3.27), т.е. основные параметры, характеризующие рабочий процесс дизеля.

При низких цетановых числах в дизелях увеличивается задержка воспламенения, в результате чего к моменту воспламенения большое количество топлива находится в состоянии готовности к сгоранию (в виде гомогенной топливно-воздушной смеси) и сокращается время, отводимое на собственно сгорание топлива. Следствием этого явля­ется жесткость работы двигателя, а также неполное сгорание топлива, в результате чего снижаются мощностные и экономические показатели двигателя, увеличивается удельный расход топлива, износ, шумность и токсичность отработавших газов (рис. 3.28).

С ростом частоты вращения коленчатого вала и понижением температуры запуска ЦЧ используемого топлива должно увеличиваться. Выбор оптимального значения ЦЧ определяется сле­дующими положениями: наибольший эффект на снижение задержки воспламенения оказывает повышение ЦЧ до 45 —50. Дальнейшее увеличение ЦЧ практически не влияет на задержку воспламенения. Это объясняется тем, что для процесса горения лимитирующим ус­ловием становится не время протекания химических реакций, а время, необходимое для образования горючей смеси (испарение топлива и диффузия его паров).

При значительном увеличении ЦЧ (70 и выше) наблюдается потеря мощности, экономичности (рис. 3.29) и дымление дизеля. Это объясняется тем, что такие топлива, обладая малой задержкой вос­пламенения, быстро сгорают в непосредственной близости от фор­сунки. Остальное впрыскиваемое топливо попадает не в воздух, а в высокотемпературные продукты сгорания. В результате в камере сго­рания образуются зоны переобогащенной (в районе форсунки) и переобедненной (в периферийных, районах) смесей. В первой зоне образуются продукты неполного сгорания (сажа). Наличие второй зоны обусловливает неполное использование заряда (объема камеры сгорания) и, следовательно, снижение мощности и экономичности двигателя. Увеличение ЦЧ повышает стоимость топлива.

Изложенные обстоятельства показывают, что для нормальной работы двигателя необходимы топлива с оптимальным ЦЧ, которое для быстроходных двигателей принимают равным 45 —50. С увеличением ЦЧ пуск двигателя облегчается (рис. 3.30). Поэтому верхний предел ЦЧ для зимних и арктических топлив принимают в диапазоне 55 — 60.

ЦЧ топлива зависит от количества атомов углерода в молекулах (фракционного состава топлива) и их строения (группового состава топлива). Чем больше молярная масса углеводорода, тем при прочих равных условиях выше его ЦЧ (рис. 3.31).

Наименьшим ЦЧ обладают ароматические углеводороды (ЦЧ бициклических ароматических углеводородов приближается к нулю, рис. 3.32), поэтому присутствие их в дизельных топливах нежела­тельно. Затем в порядке повышения ЦЧ находятся изоалканы, нафтены

и непредельные углеводороды. Наибольшими ЦЧ обладают алканы нормального строения. Варьируя групповой состав топлива, можно регулировать его ЦЧ. В ряде случаев оказывается пред­почтительным повышать ЦЧ путем введения соответствующих приса­док. В качестве таких присадок используют окислители, содержащие непрочно связанный кислород, выделяющийся в активном состоянии при температуре сжатия в ДВС, например нитроалканы (этил,

пропил, амилнитраты), производные азотной и органических кислот и др. (рис. 3.33). Недостатками этих присадок являются низкая стабильность при хранении, ускорение образования отложений в двигателе и повышение пожароопасности дизельных топлив. Присадки добавляют в количестве до 1 %.

Пусковые свойства дизельных топлив при низких температурах определяются их дизельным индексом (ДИ). Для высокооборотных дизелей ДИ обычно близок к 74, для среднеоборотных и больших тихоходных дизелей ДИ равен примерно 40. Чем выше ДИ, тем больше ЦЧ и испаряемость топлива.

Стандартный метод определения ЦЧ — это сравнительные лабо­раторные испытания исследуемого топлива и эталонной смеси в ла­бораторном одноцилиндровом двигателе с переменной в пределах 6,8 — 23,5 степенью сжатия в одинаковых стандартных условиях. При испытаниях подбирают такую эталонную смесь, чтобы ее период задержки воспламенения равнялся задержке воспламенения исследу­емого топлива. В этом случае самовоспламеняемость исследуемого топлива и эталонной смеси принимают равными.

При испытаниях ЦЧ определяют методом совпадения вспышек неоновых ламп индикаторов впрыска и воспламенения, установлен­ных на лабораторном двигателе. Сущность этого метода заключается в том, что подбираются два таких состава эталонной смеси, один из которых дает совпадение показаний индикаторов впрыска и вос­пламенения (совпадение вспышек неоновых ламп) при большей сте­пени сжатия, чем степень сжатия, полученная при совпадении вспышек на испытуемом топливе, а другой — при меньшей степени сжатия. Эталонные смеси при этом не должны различаться между собой более чем на четыре цетановые единицы. Испытания проводят трехкратно.

Многотопливные двигатели. Влияние предпламенных процессов на ЦЧ и ОЧ топлива противоположно. Это следует из физических условий горения в дизелях и в двигателях с принудительным восп­ламенением и подтверждается экспериментальными данными, соглас­но которым между ЦЧ и 04 (ОЧИ и ОЧМ) имеется зависимость:

ЦЧ = (55 ±5) —0,45 ОЧМ;

ЦЧ = (60 ±5) —0,5 ОЧИ.

Создание многотопливного двигателя, который может работать как на бензинах (топливах с высоким ОЧ и низким ЦЧ), так и на дизельных топливах (с низким ОЧ и высоким ЦЧ), возможно путем искусственной интенсификации предпламенных процессов в дизеле для сокращения времени их протекания. Это может решаться, в частности, путем повышении степени сжатия, подогревавоздуха на впуске, наддува, повышения температуры стенок камеры сгорания и пр. Например, применение жаропрочных наладок наднище поршни повышаетих температуру на 160— 240°С по сравнениюс исходным образцом опытного двигателя. При этом топливо с заниженным ЦЧ ведет себя ана­логично высокоцетановому (? высокооктановому).

Введение в бензин присадок, уве­личивающих самовоспламеняемость топ­лив (цетановое число) позволяет использовать их в качестве дизельного топлива.

Применение в дизеле принудительного воспламенения позволяет использовать низкоцетановые топлива. Основной зада­чей, решаемой в этом случае, является обеспечение стабильного воспламенения смеси. Для этого требуется согласование момента зажигания с условиями фор­мирования топливовоздушной смеси в районе свечи, которые зависят в первую очередь от характеристик факела распыла форсунки, распределения и интенсивности газовых вихрей в камере сгорания, а так­же от температурного и мощностного режимов работы двигателя. Этот принцип реализован в процессе FM фирмы MAN (рис. 3.34) и в дизелях фирмы «Дейтц» рис. 3.35). В дизеле фирмы MAN используется специальная свеча с длинными электродами. Для направления на свечу потока рабочей смеси в стенке камеры выполнена канавка.

В дизеле фирмы «Дейтц» свеча 2 установлена в непосредственной близости от форсунки 1 и экранирована от прямого попадания ка­пель топлива цилиндрическим кожухом с двумя окнами. Топливо, попадающее на кожух, испаряется, его пары смешиваются с возду­хом, проникают внутрь кожуха и воспламеняются. Испытания двига­телей, работающих по этому принципу, показали возможность объединить в одном двигателе преимущества дизеля и двигателя с принудительным воспламенением.

Контрольные вопросы

1. Перечислите недостатки, связанные с использованием в двигателе топлив со слишком низкими и избыточно высокими ЦЧ. 2. Как влияет ЦЧ топлива на механические нагрузки, действующие на кривошииношатунный механизм? 3. Что нужно делать при повышенном «дымлении» дизеля? 4. Почему бензины обладают низким ЦЧ? 5. Какие свойства топлива определяют дизельным индексом? 6. Чему равно цетановое число эталон­ной смеси, содержащей 53 % альфа-метилнафталина?

§ 3.4. Теплофизические свойства топлив

К теплофизическим свойствам топлив, оказывающим влияние на рабочий процесс и условия эксплуатации двигателя, относятся: вяз­кость, плотность, низкотемпературные свойства, теплоемкость и теп­лопроводность жидкого топлива и его паров, теплота парообразования, а также комплекс свойств, влияющих на распыл топлива.

Вязкость характеризует способность жидкости оказывать сопротивление скольжению одного ее слоя относительно другого — силу трения между слоями жидкости. При этом сила T препятст­вующая перемещению с относительной скоростью du слоев жидкости, находящихся на расстоянии dy друг от друга, определяется зависимо­стью

где F— площадь поверхности соприкосновения слоев; р — ко­эффициент динамической вязкости.

При исследовании топлив и масел обычно используют ко­эффициент кинематической вязкости v, определяющийся отно­шением

где р — плотность жидкости.

Это объясняется, в частности, тем, что опытное определение кинематической вязкости (в отличие от динамической) не представ­ляет особых затруднений и выполняете в приборах, называемых вискозиметрами (рис. 3.36). В нормативных материалах и результа­тах экспериментальных данных используют также сравнительные величины вязкости по отношению к воде. Относительной вязкостью называется отношение вязкости жидкости к вязкости воды при одина­ковых температурах, удельная вязкость — отношение к вязкости воды при 0 °С.

Вязкость является основным показа­телем, характеризующим смазывающие и противоизносные свойства топлив.

Вязкость углеводородных топлив возрастает при увеличении их молярной массы, снижении температуры и росте давления. Изменение вязкости топлива в эксплуатационных условиях вызывает ряд нежелательных отклонений в процессе смесеобразования и работе системы топливоподачи. Например, в дизелях уменьшение вязкости топлива ведет к уменьшению среднего диаметра капель и изменению геометрии факела распыла топлива (см. рис. 3.37), увеличению подтекания через фор­сунки, приводящего к их закоксовыванию, ухудшению смазки плунжерной пары в топливном насосе и увеличению утечки топлива по зазору в ней. При повышении вязкости дизельного топлива

возрастает средний диаметр капель и увеличивается дальнобойность факела распыла, что вызывает на­рушение заданных условий смесе­образования и приводит, в частности, к ухудшению пусковых свойств двигателя, снижению топливной экономичности и мощ­ности, а также к дымлению отра­ботавших газов. Работа топливного насоса характеризуется коэффициентом подачи k_n- 1 —ΔV/V_H, где Δ V — утечки через зазо­ры в плунжерной паре топливного насоса; V_H — объем нагнетатель­ной полости насоса. Объем топлива, действительно подаваемого насосом к форсункам V_n, определяется зависимостью Vn= k_nV_H. При изменении вязкости топлива изменяется величина AV (рис. 3.38), а, следовательно, и количество топлива, впрыскиваемого форсунками в цилиндр. Эти отклонения нарушают нормальную работу двигателя. При изменении вязкости топлива изменяются гидравлические сопротивления жиклеров и соответственно расход топлива через них (рис. 3.39). В результате в карбюраторных двигателях нарушается работа топливодозирующих элементов. Повышенная вязкость топлив при низких температурах ухуд­шает их прокачиваемость по коммуникациям и через фильтры системы топливоподачи. Поэтому эксплуатаци­онное изменение вязкости топлива должно быть ограниче­но.

В дизелях для стабилизации режима работы двигателя при изменении вязкости топлива применяют автоматические вяз­костные корректоры, обеспе­чивающие постоянство массовой цикловой подачи в зависимости от изменения вязкости топлива.

Изменение вязкости топлива по температуре определяется его вязкостно-температурными характеристиками (ВТХ) (рис. 3.40 и 3.41). Чем более полого проходит ВТХ, тем лучше вязкостно-температурные свойства топлива. ВТХ топлив в основном зависят от фракционного состава.

Чем тяжелее фракционный состав, тем сильнее вязкость топлива зависит от температуры. Маловязкие топлива обладают лучшими ВТХ по сравнению с более вязкими. Бензины не содержат высоко­вязких углеводородов, поэтому они имеют вполне удовлетворитель­ную ВТХ и не требуют регламентации вязкости (при — 60°С вязкость бензинов не превышает 3 мм²/с). Вязкость дизельных топлив при 20°С должна находиться в диапазоне: при летней эксплуатации 3,0— 8,0 мм²/с, при зимней 2.2—6,0; при эксплуатации в арктических условиях 1,5—4,0 мм²/с.

Вязкость углеводородных топлив повышается с увеличением дав­ления (рис. 3.42). В отдельных случаях это позволяет ком­пенсировать снижение вязкости вследствие увеличения температуры.

Плотность является важной характеристикой топлива, определя­ющей, в частности, характер работы топливодозирующих систем двигателя. Величина плотности топлива зависит от его группового и фракционного составов, температуры и давления.

Плотность нефтяных топлив практически линейно возрастает при понижении температуры (рис. 3.43). Увеличение плотности топлива при снижении температуры вызывает увеличение массового расхода топлива при его объемном дозировании. Например, топливный насос дизеля дозирует количество впрыскиваемого топлива по объему нагнетательной полости насоса. Следовательно, при снижении темпе­ратуры масса топлива, впрыскиваемого форсункой, возрастает пропорционально увеличению плотности топлива. Кроме того, при увеличении плотности дизельного топлива вследствие повышенного максимального давления в трубопроводе возрастает действительная подача впрыска.

В двигателях с принудительным воспламенением топливодозирующие устройства карбюратора — жиклеры — дозируют объем­ный расход топлива, используемого для образования горючей смеси. При уменьшении температуры вязкость топлива возрастает, что снижает его объемный расход через жиклер. Наряду с этим при снижении температуры повышается плотность топлива, что увеличивает его массовый расход. Таким образом, влияние вязкости и плотности топлива на работу жиклера противоположно. Количес­твенно влияние вязкости является превалирующим (с понижением температуры вязкость возрастает почти в 10 раз быстрее, чем плот­ность) — с уменьшением температуры расход топлива через жиклер уменьшается (рис. 3.44), что соответствует обеднению горючей смеси.

Из рисунка 3.44 следует практический вывод, состоящий в том, что в конструкции современных карбюраторных двигателей не предус­мотрено регулирование карбюратора по температуре топлива. На­стройка карбюратора по составу смеси выполняется из условия обеспечения всесезонной устойчивой работы двигателя, т.е. на ус­ловия зимней эксплуатации. В соответствии с изложенным при повы­шении температуры топлива возникает избыточное обогащение смеси, а, следовательно, и перерасход топлива. Введение коррекции топливодозирующих систем карбюратора по температуре топлива (или сезонной настройки) позволяет снизить эксплуатационный рас­ход топлива на 4—6 %.

Наряду с изменением вязкости значительное влияние на расход топлива через калиброванные сечения (жиклеры) и уровень топлива в распылителе карбюратора оказывают высокочастотные колебания двигателя. Под действием этих колебаний в несколько раз умень­шаются гидравлические сопротивления жиклеров и возрастает уро­вень подъема жидкости в капиллярных трубках (распылителях). В результате переобогащается горючая смесь и снижается топливная экономичность двигателя. В ДВС борются с этим явлением в недо­статочной степени. Его учет целесообразен в перспективных конст­рукциях двигателей.

Под низкотемпературными свойствами топлив понимается их способность обеспечивать работоспособность системы топливоподачи при отрицательных температурах.

Монотонное повышение вязкости с уменьшением температуры характерно для жидкостей, подчиняющихся закону вязкости Ньютона — ньютоновских жидкостей. При определенной, достаточно низкой темпе­ратуре их вязкость становится настоль­ко большой, что наступает вязкостное застывание. Этот вид застывания харак­терен для топлива, не содержащего вы­сокоплавких углеводородов — бензина. В дизельных топливах могут содержаться в значительных количествах углеводо­роды с высокой температурой плавления (например, алканы нормального стро­ения). Эти вещества могут выпадать при охлаждении в твердую фазу в виде кристаллов (рис. 3.45), которые забивают фильтры и другие элементы системы топливоподачи, снижая прокачиваемость топлива. При дальнейшем снижении температуры топливо теряет подвижность и перестает поступать из бака к забор­ному устройству.

Склонность топлива к образованию кристаллов и потере подвижности оценивают по температурам помутнения, кристаллизации и застывания.

Дата добавления: 2015-08-26