Суть нормального та детонаційного згорання

3.4 Октанове число, методи його визначення.

3.5. Методи збільшення детонаційної стійкості бензинів

3.6. Позначення і марки автомобільних бензинів

Мета заняття: ознайомитися з основними властивостями та вимогами до автомобільних бензинів, параметрами, що характеризують його якість,

шляхами економного використання.

3.1. Умови застосування та вимоги до якості бензинів.

Автомобільний бензин – це легкозаймиста, легколетюча складна суміш, до складу якої входить більш 200 видів ароматичних, нафтенових і парафінових вуглеводів з числом атомів вуглецю від 4 до 10 (середня молекулярна вага близько 100, які википають у діапазоні температур від 25…40 до 180…250°С. Бензини отримують шляхом застосування таких технологічних процесів, як пряма перегонка, каталітичний риформінг, крекінг з додаванням високооктанових компонентів та присадок.

Товарний бензин складається з суміші бензинових фракцій, що одержують різними методами переробки нафти (атмосферної перегонки, крекінгів, риформінгу та інш.). У бензини додають різні високооктанові компоненти та альтернативні палива. Для поліпшення пускових якостей до бензину добавляють газові бензини, газоліни (у зимові сорти), а також різні присадки: інгібіторі окислення (для збільшення терміну зберігання), присадки, які мають миючі, протизношувальні, захисні властивості (особливо при використанні спиртів як добавок до бензинів) та інш. З метою покращення антидетонаційних властивостей у деякі бензини додають антидетонаційні присадки (антидетонатори).

Особливість процесу сумішоутворення у бензинових двигунах обумовлює нерівномірний розподіл пального по циліндрах, розділ його на фракції і нерівномірне надходження окремих фракцій у циліндр, як по часу, так і по кількості. Суміш, що потрапила до циліндра, стискається у камері згоряння і займається за допомогою електричного розряду між електродами свічі. При сприятливих умовах реакція окислення з осередку займання внаслідок складних ланцюгових реакцій розповсюджується по повному об’єму. У деяких випадках, частина свіжої суміші, до якої полум’я доходить в останню чергу, нагрівається у разі стискання до температури, що перевищує температуру самозаймання. Це може призвести до займання залишкової суміші по об’єму, фактично до вибуху (детонація).

Загальні вимоги до якості автомобільних бензинів наступні:

ü мати високу теплоту згоряння;

ü володіти гарними сумішоутворюючими властивостями, що обумовлюють легкій пуск двигуна, плавний перехід з одного режиму роботи на другий та сталу його роботу при експлуатації у різноманітних кліматичних умовах;

ü мати необхідну детонаційну стійкість, яка забезпечує нормальне згоряння палива без детонаційних стуків у двигуні. Ці вимоги є специфічними для бензинів;

ü не утворювати нагаровідкладень, що призводять до перегріву та зниженню надійності двигуна;

ü не викликати корозії деталей, як при безпосередньому контакті з ними, так і від продуктів згоряння;

ü бути стабільним при транспортуванні і зберіганні, тобто не змінювати своїх початкових властивостей;

ü не мати шкідливого впливу на людину та навколишнє середовище.

3.2.Фізичні властивості бензину.

Випаровуваність автомобільних бензинів характеризує швидкість і повнота переходу бензину з рідкого в пароподібний стан, обумовлює важливіші експлуатаційні властивості двигунів з примусовим запаленням – умови сумішоутворення і склад пальної суміші, схильність бензину до утворювання парових пробок у паливній системі автомобіля, а також повноту згоряння бензину і ступінь розрідження моторного масла бензиновими фракціями.

До фізичних властивостей бензину відносять: фракційний склад, тиск насичених парів, теплоту випаровування, коефіцієнт дифузії парів, в’язкість, поверхневий натяг, теплоємність і густину. Стандартом випаровуваність регламентована найбільш впливовими на неї показниками – фракційним складом і тиском насичених парів.

Фракційний складє одним з найважливіших показників якості бензину. Фракційний склад встановлює залежність між кількісним вмістом фракцій палива (у відсотках за об'ємом) і температурою, при якій воно переганяється. Від фракційного складу бензину залежить пуск, час прогріву і прийомистість двигуна, спрацювання деталей циліндро-поршневої групи, витрата палива, масла, токсичність відпрацьованих газів та ін.

Для характеристики фракційного складу у стандарті регламентовані: температура початку кипіння (t_п.к.), температури, при яких переганяється 10, 50 і 90% (t_10%, t_50%, t_90%) бензину, температура кінця його кипіння (t_к.к.), а також визначають залишок після перегонки і втрати. Усі ці показники у тій чи іншій мірі характеризують бензин у двигуні з іскровим запаленням.

На рис. 1 показана крива розгонки бензину та вказані його основні фракції – пускова, робоча і кінцева.

В склад пускової фракції бензину входять легкокиплячі вуглеводні, які входять у перші 10% об'єму дистиляту (t_п.к. – t_10%). Робочу фракцію складають дистиляти, які википають у межах від 10% до 90% об'єму (t_10% – t_90%), і кінцевуфракцію –від 90% об'єму до кінця кипіння (t_90% – t_к.к.).

Пускові властивості та схильність до утворення парових пробоквизначається температурами початку кипіння t_п.к.іперегонки 10% бензину t_10%.По температурі t_10% роблять висновок про наявність у бензині пускових фракцій, від яких залежить легкість пуску холодного двигуна. Чим нижче ця температура, тим легше і швидше можна запустити двигун, оскільки більша кількість бензину надходитиме в циліндр у вигляді пару.

Рис. 3.1 - Крива фракційної розгонки бензину

Після пуску прогрів та прийомистістьдвигуна(інтенсивність розгону автомобіля до певної швидкості після різкого відкриття дросельної заслінки) обумовлюється робочою фракцією. Якість робочої фракції визначається головним чином температурою перегонки 50% бензину t_50%Чим нижче ця температура, тим легше випаровуються середні фракції бензину, забезпечуючи стійку роботу двигуна на режимі холостого ходу і його добру прийомистість.

Знос та економічністьроботи двигуна оцінюєтьсятемпературою перегонки 90% (t_90%) і температурою кінця кипіння (t_к.к.), по яким роблять висновок щодо інтенсивності і повноти згорання робочої суміші, про наявність у бензині важких (хвостових) фракцій.

Наявність легких фракцій у бензині характеризується тиском насичених парів- тиском, який утворюється парами, що перебувають у рівновазі з рідиною при даній температурі і при визначеному співвідношенні об'ємів рідкої і парової фаз. Чим більше легких фракцій у бензині, тим вищий тиск насичених парів. При високих температурах оточуючого повітря в паливопроводах збільшується кількість парової фази і відповідно зменшується кількість рідкої фази, збільшується розмір парових бульбашок, збільшується можливість утворення парових пробок в системі живлення. Коефіцієнт наповнення циліндрів двигуна знижується, що веде до падіння потужності і перегрівання двигуна, погіршується рівномірність наповнення циліндрів. Парові пробки утворюються в тому випадку, коли тиск насичених парів вищий від зовнішнього тиску. При високому тиску насичених парів двигун буде працювати з перебоями, може не завестися або заглухнути, виникають великі труднощі при повторному пуску гарячого двигуна, роботі на холостому ході.