Введение
Топливо - это горючие вещества, основной составной частью которых является углерод, применяемые с целью получения при их сжигании тепловой энергии.
Вообще, формулировка «топливо» включает все вещества, которые дают при сжигании большое количество теплоты. Наиболее распространены в природе и добываются промышленным способом такие виды топлива, как нефть и нефтепродукты (керосин, бензин, мазут, дизельное топливо), уголь, природный горючий газ, древесина
В данной исследовательской работе мы рассмотрим автомобильные виды топлива, а так же его влияния на долговечность ДВС.
1. Виды топлива и их свойства
Основные виды топлива для автомобилей - продукты переработки нефти - бензины и дизельные топлива. Они представляют собой смеси углеводородов и присадок, предназначенных для улучшения их эксплуатационных свойств. В состав бензинов входят углеводороды, выкипающие при температуре от 35 до 200 «С, а в состав дизельных топлив - углеводороды, выкипающие в пределах 180…360 «С.
Бензины в силу своих физико-химических свойств применяются в двигателях с принудительным зажиганием (от искры). Более тяжелые дизельные топлива вследствие лучшей само воспламеняемости применяются в двигателях с воспламенением от сжатия, т.е. дизелях.
К автомобильным бензинам предъявляются следующие требования:
бесперебойная подача бензина в систему питания двигателя;
образование топливовоздушной смеси требуемого состава;
нормальное (без детонации) и полное сгорание смеси в двигателях;
обеспечение быстрого и надежного пуска двигателя при различных температурах окружающего воздуха;
отсутствие коррозии и коррозионных износов;
минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах, камере сгорания;
сохранение качества при хранении и транспортировке;
минимизация вредных выбросов в атмосферу.
Для выполнения этих требований бензины должны обладать рядом свойств. Рассмотрим наиболее важные из них.
Карбо-анионные свойства. Бензин, подаваемый в систему питания смешивается с воздухом и образует топливовоздушную смесь. Для полного сгорания необходимо обеспечить однородность смеси с определенным соотношением паров бензина и воздуха.
На протекание процессов смесеобразования влияют следующие физико-химические свойства.
Плотность топлива - при +20С должна составлять 690…750 кг/м. При низкой плотности поплавок карбюратора тонет и бензин свободно вытекает из распылителя, пере обогащая смесь. Плотность бензина со снижением температуры на каждые 10С возрастает примерно на 1%.
Вязкость - с ее увеличением затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси. Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменении температуры от +40 до -40°С расход бензина через жиклер меняется на 20…30%.
Испаряемость - способность переходить из жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе.
Давление насыщенных паров - чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. Бензины с высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах.
Низкотемпературные свойства - характеризуют работоспособность топливоподающей системы зимой. При низких температурах происходит выпадение кристаллов льда в бензине и обледенение деталей карбюратора. В бензине в растворенном состоянии находится несколько сотых долей процента воды. С понижением температуры растворимость воды в бензине падает, и она образует кристаллы льда, которые нарушают подачу бензина в двигатель.
Сгорание бензина. Под «сгоранием» применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов топлива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температура паров при горении достигает 1500…2400°С.
Теплота сгорания (теплотворная способность) - количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг жидкого или твердого и м3 газообразного топлива.
От теплоты сгорания зависит топливная экономичность: чем выше теплота, тем меньше топлива необходимо для м смеси.
Нормальное и детонационное сгорание. При нормальном сгорании процесс протекает плавно с почти полным окислением топлива и скоростью распространения пламени 10 - 40 м/с. Когда скорость распространения пламени возрастает и достигает 1500-2000 м/с, возникает детонационное сгорание, характеризующееся неравномерным протеканием процесса, скачкообразным изменением скорости движения пламени и возникновением ударной волны.
Детонация вызывается самовоспламенением наиболее удаленной от запальной свечи части бензина-воздушной смеси, горение которой приобретает взрывной характер. Условия для детонации наиболее благоприятны в той части камеры сгорания, где выше температура и больше время пребывания смеси. Внешне детонация проявляется в появлении звонких металлических стуков - результата многократных отражений от стенок камеры сгорания образующихся ударных волн.
Отечественная промышленность выпускает бензины следующих марок; А-76, А-80, АИ-92, АИ-93, АИ-95, АИ-98.
Маркировка бензинов включает одну или две буквы и цифру: буква «А» - бензин автомобильный, «И» - исследовательский метод определения 04 (если нет «И» - то моторный), цифра указывает на октановое число.
Автомобильные бензины, за исключением марки АИ-98, подразделяются на виды:
летний - для применения во всех районах, кроме северных и северовосточных, в период с 1 апреля до 1 октября; в южных районах допускается применять летний вид бензина в течение всего года;
зимний - для применения в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах; в остальных районах - с 1 октября до 1 апреля.
2. Дизельные топлива
Дизельные двигатели в силу особенностей рабочего процесса на 25-30% экономичнее бензиновых двигателей, что и предопределило их широкое применение. В настоящие время они устанавливается на большинство грузовых автомобилей и автобусов, а также на часть легковых.
Эксплуатационные требования к дизельным топливам (ДТ):
бесперебойная подача топлива в систему питания двигателя;
обеспечение хорошего смесеобразования;
отсутствие коррозии и коррозионных износов;
минимальное образование отложений в выпускном тракте, камере сгорания, на игле и распылителе форсунки;
сохранение качества при хранении и транспортировке. Наиболее важными эксплуатационными свойствами дизельного топлива являются его испаряемость, воспламеняемость и низкотемпературные свойства.
минимизация вредных выбросов в атмосферу.
Температура вскипания 96% топлива регламентирует содержание в топливе наиболее тяжелых фракций, увеличение которых ухудшает смесеобразование, снижает экономичность, повышает нагарообразование и дымность отработавших газов.
Воспламеняемость ДТ характеризует его способность к самовоспламенению в камере сгорания. Это свойство в значительной мере определяет подготовительную фазу процесса сгорания - период задержки воспламенения, который в свою очередь складывается из времени, затрачиваемого на распад топливной струи на капли, частичное их испарение и смешение паров потлива с воздухом (физическая составляющая), а также времени, необходимого для завершения пред пламенных реакций и формирование очагов самовоспламенения (химическая составляющая).
Низкотемпературные свойства. При низких температурах высокоплавкие углеводороды, прежде всего нормальные парафины, кристаллизуются. По мере понижения температуры дизельное топливо проходит через три стадии; вначале мутнеет, затем достигает так называемого предела фильтруемой и, наконец, застывает. Связано это с тем, что сначала в топливе появляются разрозненные кристаллы, которые оседают на фильтрах и ухудшают подачу топлива. При дальнейшем охлаждении теряется подвижность нефтепродуктов вследствие образования из кристаллизующихся углеводородов каркаса.
Температурой помутнения называют температуру, при которой топливо теряет прозрачность в результате выпадения кристаллов углеводородов и льда. Бесперебойная работа двигателя обеспечивается при температуре помутнения топлива на 5-10°С ниже температуры воздуха, при которой эксплуатируется автомобиль.
Температурой застывания называют температуру, при которой ДТ теряет подвижность.
Ассортимент ДТ:
ДЛ - дизельное летнее - для эксплуатации при температуре окружающего воздуха не ниже 0 «С;
ДЗ - дизельное зимнее - для эксплуатации при температуре окружающего воздуха не ниже -30 «С;
ДА - дизельное арктическое - для эксплуатации при температуре окружающего воздуха не ниже -50 «С.
3. Газообразные топлива
По физическому состоянию горючие газы делятся на две группы: сжатые и сжиженные. Если критическая температура углеводородов ниже обычных температур при эксплуатации автомобилей, то их применяют в сжатом виде, а если выше-то в сжиженном виде под давлением 1,5-2,0 МПа.
Требования к газообразным топливам:
обеспечение хорошего смесеобразования;
высокая калорийность горючей смеси;
отсутствие коррозии и коррозионных износов;
минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах;
сохранение качества при хранении и транспортировании;
низкая
