Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 [ 5 ] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

Внешним признаком работы карбюраторного двигателя на бедной смеси служат вспышки (выстрелы) в карбюратор, а на богатой смеси - в выпускной трубе.

Полнота сгорания топлива определяется качеством топливно-воздушной смеси. Оно зависит с одной стороны, от конструкции карбюратора и топливоподающей системы, с другой стороны от физико-химических свойств применяемого топлива. Основное из них испаряемость, которая характеризуется фракционным составом. Фракция - это часть бензина, выкипающая в определенных пределах.

Фракционный согстав определяют по ГОСТ 2177-82 при помощи специального пр.3. бора (рис. 6).

20 40 во 80 100 120 МО <60

Температура, С° Кртаяфракцио Рис. 7 Кривая ф автомобльного б автомобилы

) -пусковые фракцш 1 - пусковые ф

3 - концевые ил

3-концевые или хво

Д 1ис. 6 Прибор для определения (трак0ионного с

м 1 - колба; м термометр; 3 - иолодилы-ик; 4 - м

вают до кипения. Пары топлива поступают в холодильник 3, где конденсируются и далее в виде жидкой фазы поступают в мерный цилиндр 4. В процессе перегонки фиксируют температуру, при которой выкипает 10, 20, 30 % и т.д. исследуемого топлива. Перегонку заканчивают, когда после достижения наивысшей температуры наблюдается небольшое ее падение. По результатам перегонки строят кривую фракционной разгонки испытуемого топлива (рис. 7).

Первая - пусковая фракция, обусловленная выкипанием 10 % топлива, характеризует его пусковые качества. Чем ниже температура выкипания этой фракции, тем лучше для запуска двигателя. Для зимних сортов бензина необходимо чтобы 10 % топлива выкипало при температуре не выше 55 °С, а для летних - не выше 70 °С.

Другая часть бензина, выкипающая от 10 до 90 % называют рабочей фракцией. Температура ее испарения не должна быть выше 160 180 °С.

Тяжелые углеводороды бензина в интервале от 90 % выкипания до конца кипения представляют собой концевые или хвостовые фракции, которые крайне нежелательны в топливе. Наличие этих фракций приводит к отрицательным явлениям при работе двигателя: неполному сгоранию топлива, повышенному износу деталей за счет смывания смазки с гильз цилиндров и разжижения моторного масла в двигателе, увеличению нагарообразования.

Нормальное и детонационное горение. Различают нормальное и детонационное горение топлива. При нормальном сгорании рабочей смеси, ее части воспламеняются постепенно и сгорание происходит полное. Скорость распространения пламени при таком сгорании составляет 25 . 40 м/сек, и скорость распространения пламени можно регулировать обеднением или обогащением рабочей смеси.

При нормальном горении в цилиндре давление нарастает плавно, но в результате повышения температуры и давления может начаться детонационное горение или взрывное. При этом скорость горения нарастает скачкообразно и достигает 1500 2500 м/сек. В результате возникающий вибрации появляется характерный металлический стук.

В результате взрывного горения часть топлива не успевает полностью сгореть, что внешне сопровождается появлением дымного выхлопа. Взрывное горение приводит к перегреву деталей двигателя, при этом двигатель работает неуравновешенно, из-за перегрева прогорают поршни и клапаны, пригорают поршневые кольца, резко повышается износ цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп.

Влияние конструктивных и эксплутационных факторов, состава топлива на процесс горения. На характер сгорания топлива влияют следующие конструктивные факторы: степень сжатия, форма камеры сгорания, расположение и количество искровых свечей, материал поршней, головки блока и гильз.

Одним из путей повышения экономичности двигателя, и вместе с тем снижения их удельной массы, увеличения литровой мощности является повышение степени сжатия е.

Однако беспредельно повышать степень сжатия нельзя, предельное ее значение равно 10 . 12 ед. Дальнейшее увеличение е приведет к возрастанию стоимости двигателя, требуется топливо с более высоким октановым числом, а это вызывает значительное увеличение давления и температуры в конце такта сжатия, что способствует самовоспламенению топлива.

Другим способом повышения мощности и экономичности двигателя является применение надува. Однако, из за резкого повышения давления и температуры рабочей смеси требуется топливо с более высокой детонационной стойкостью.

Уменьшить детонацию можно снижением температуры рабочей смеси, что достигается более интенсивным охлаждением. Этому способствует более совершенная конструкция камеры сгорания, использование металла с большей теплопроводностью.

На характер сгорания оказывает влияние также и диаметр поршня, место расположения и число искровых свечей. Так, увеличение диаметра цилиндра или применение только одной свечи, возрастает время сгорания рабочей смеси, а в несгоревшей ее части резко повышается давление, что увеличивает возникновение детонации.

В качестве эксплутационных факторов влияющих на процесс сгорания рабочей смеси, следует отметить:

- угол опережения зажигания;

- коэффициент избытка воздуха;

- нагарообразование в камере сгорания;

- частота вращения коленчатого вала.

Одним из главных факторов влияющих на сгорание рабочей смеси является качество используемого топлива, которое характеризуется детонационными свойствами.

Для исследования детонационной стойкости бензина применяется метод сравнения испытуемого бензина с детонационной стойкостью эталонного топлива. Это топливо представляет собой смесь двух углеводородов - изооктана и гептана. Высокая детонационная стойкость изооктана оценивается 100 ед., а низкая гептана - 0 ед., и показателем детонационной стойкости бензинов является октановое число.

Октановым числом называется величина численно равная процентному содержанию (по объему) изооктана в смеси с гептаном. Если октановое число топлива равно 76, то это значит, что детонационная стойкость этого топлива такая же, как у смеси, состоящей из 76 % изооктана и 24 % гептана.

Существует два метода определения октанового числа топлива - моторный и исследовательский.

Моторный метод определения октанового числа топлива заключается в следующем. Устанавливают нормальный режим работы одноцилиндрового двигателя с изменяемой степенью сжатия на испытуемом топливе. Далее, изменяя степень сжатия, добиваются появления интенсивной детонации. Затем подбирают такую эталонную смесь изооктана с гептаном, которая при тех же условиях работы двигателя, будет также устойчиво детонировать. И по соотношению изооктана и гептана дают заключение о испытуемом топливе.

Исследовательский метод заключается в менее жестком режиме работы лабораторного двигателя на испытуемом топливе. Поэтому октановое число по исследовательскому методу несколько выше, чем октановое число, определенное по моторному методу.

Анализ "октанового числа" в процессе эксплуатации показывает, что исследовательский метод лучше характеризует свойства бензина при работе двигателя в условиях загородной езды, а моторный метод - в тяжелых дорожных условиях. Если октановое число было определено исследовательским методом, то в марке бензина ставится индекс "И", например автомобильный бензин АИ-93, а при моторном методе бензин будет иметь обозначение А-76.

Увеличение октанового числа бензина возможно по ряду направлений:

- подбор соответствующего нефтяного сырья;

- совершенствование технологии переработки и очистки бензина.

Но наиболее эффективным и экономичным способом повышения детонационных свойств является добавление к бензинам антидетонаторов. В качестве антидетонаторов применяется тетроэтил-

свинец, представляющий собой густую, маслянистую бесцветную жидкость с плотностью p = 1,66,

температурой кипения 200 °С, хорошо растворяющаяся в органических веществах (углеводородах, спиртах) и не растворяющаяся в воде. ТЭС - ядовитое вещество, поэтому при обращении с ним, и этилированным бензином необходимо соблюдать меры предосторожности.

Недостатком ТЭС является то, что свинец, находящийся в нем, из камеры сгорания удаляется не полностью, что приводит к освенцовыванию камеры сгорания. С целью уменьшения этого явления к ТЭС добавляют бромистые и хромистые соединения.

В современных двигателях применяют другое органическое соединение свинца - тетраметилсви-нец (ТМС), который более эффективен по сравнению с ТЭС. Это объясняется тем, что в форсированных двигателях температурный режим достаточно высок, а ТЭС разлагается слишком рано, так как он не слишком термически устойчив, и в связи с этим часть вещества расходуется непроизводительно, а ТМС в отличии от ТЭС более термически устойчив.

В состав и ТЭС и ТМС входят красители, поэтому все этилированные бензины имеют окраску в отличии от неэтилированных. В табл. 4 приведен состав этиловых жидкостей, применяемых для производства этилированных бензинов, а по табл. 5 можно наблюдать увеличение октанового числа бензина при добавлении в него ТЭС.

4 Состав этиловых жидкостей