Файл: Гуреев, А. А. Автомобильные эксплуатационные материалы учебник.pdf

,:я и за счет излучения тепла от двигателя карбюратор может нагреть- :я до весьма высоких температур. При этом бензин будет испаряться з поплавковой камере и во всех каналах карбюратора. Далее в зависи­ мости от конструкции карбюратора в нем собираются пары бензина и выдавливают жидкий бензин во впускную систему, или пары бензи­ на попадают в смесительную камеру карбюратора и во впускную сис­ тему или непосредственно в атмосферу.

При вытеснении жидкого бензина из карбюратора во впускную сис­ тему двигателя (это явление называется «перколяцией») создается сли­ шком богатая смесь и нормальная работа карбюратора нарушается.

В случае испарения бензина в смесительную камеру или в атмосферу уровень топлива в поплавковой камере карбюратора понижается и двигатель можно пустить только после подачи топливным насосом необходимого количества бензина.

Наиболее эффективным путем решения этой проблемы до недавнего времени считали отвод образующихся паров бензина в атмосферу. Однако в связи с развернувшейся борьбой за оздоровление воздуш­ ных бассейнов городов пути решения этой проблемы пересматриваются, так как загрязнение атмосферы парами углеводородов недопустимо.

С испарением бензина связана и неудовлетворительная работа горячего двигателя на холостом ходу. На холостом ходу при неболь­ шом расходе бензина и невысокой скорости его прокачки по топливной системе температура бензина возрастает. Это явление особенно опасно в условиях жаркой погоды после работы двигателя с полной нагрузкой (во время езды или при кратковременных остановках).

В результате испарения части бензина в этих условиях может обра­ зоваться чрезмерно богатая рабочая смесь, что приводит к неравномер­ ной работе двигателя на холостом ходу и в крайних случаях даже к ос­ тановке двигателя вследствие «затопления» карбюратора из-за «перколяции» бензина.

Трудности, возникающие при горячем пуске и работе двигателя на холостом ходу, связаны с теми же характеристиками испаряемости бензинов, которые обусловливают их склонность к образованию паро­ вых пробок. Установлено, что бензин, обеспечивающий отсутствие па­ ровых пробок в топливной системе двигателя не вызывает затруднений и в отношении пуска горячего двигателя и работ двигателя на холо­ стом ходу.

Влияние фракционного состава на обледенение карбюратора

Испарение бензина во впускной системе двигателя сопровождает­ ся понижением температуры топливо-воздушной смеси вследствие того, что тепло, необходимое для испарения бензина (теплота испаре­ ния), отнимается от воздуха, в котором происходит испарение, и от металлических деталей впускной системы. Отмечено, например, что при температуре окружающего воздуха -j-7,5°C температура дрос­ селя через 2 мин после пуска двигателя снижается до —14°.

Исследованиями установлено, что снижение температуры во впуск­ ной системе двигателя зависит от испаряемости бензинов (рис. 31).

80

Вследствие понижения температу­ ры топливо-воздушной смеси влага, находящаяся в воздухе, вымерзает и конденсируется на холодных деталях впускной системы, образуя корочки льда.

Обледенение дросселя ведет к уменьшению проходного сечения для воздуха. На малой частоте вращения коленчатого вала при неполной на­ грузке на двигатель количество по­ ступающей топливо-воздушной смеси уменьшается, частота вращения ко­ ленчатого вала двигателя снижается, появляются перебои в работе, сопро­ вождающиеся тряской всего двигате­

ля. В особо неблагоприятных случаях дроссельная заслонка может примерзнуть к диффузору и двигатель остановится.

Образование льда на жиклерах нарушает нормальное истечение бензина, обедняет горючую смесь и ведет к нарушению процесса сме­ сеобразования.

На некоторых двигателях может происходить обледенение диффу­ зора. Это явление обычно наблюдается при установившейся работе дви­ гателя на больших оборотах в холодную сырую погоду. Образование льда на стенках диффузора дополнительно сужает его сечение и увели­ чивает разряжение, а следовательно, и подачу бензина. Чрезмерное обогащение смеси ведет к падению мощности двигателя и повышению удельного расхода топлива.

Степень обледенения карбюратора зависит от температуры и влаж­ ности воздуха, конструкции впускной системы, испаряемости бензина и величины скрытой теплоты испарения наиболее легких фракций бен­ зина.

Наиболее «благоприятные» условия для обледенения карбюратора создаются в холодный сырой день, во время дождя или тумана (рис. 32). Наибольшее количество пере­ боев в работе двигателя вслед­ ствие обледенения карбюра­ тора наблюдается при 100-

нения карбюратора, а при температуре ниже —2° С даже в насыщенном воздухе нахо­

дится слишком мало влаги, ' рис 32 3ависимость обледе„ения карбю-

81

«Благоприятные» условия для обледенения карбюратора наиболее часто создаются в районах с ярко выраженным морским климатом.

Исследования показали, что во всех случаях повышение темпера­ туры перегонки 10, 50 и 90% бензина уменьшает возможность обледе­ нения карбюратора. Повышение температуры испарения 10% бензи­ на с целью предотвращения обледенения карбюратора не применяют, так как это ухудшает пусковые свойства бензина.

Эффективным средством борьбы с обледенением карбюратора яв­ ляется подогрев смеси или воздуха во впускном трубопроводе двига­ теля. Подогрев смеси должен быть таким, чтобы при полном испарении топлива температура смеси не снижалась ниже +3° С, т. е. ниже той температуры, при которой конденсирующаяся влага еще не замерзает во впускной системе двигателя при любой влажности воздуха.

Подогрев впускного трубопровода снижает коэффициент наполне­ ния камер сгорания и уменьшает мощность двигателя, поэтому это средство борьбы с обледенением карбюратора применяют лишь в ог­ раниченных случаях.

Для борьбы с обледенением карбюратора используют специальные антиобледенительные присадки к бензинам. В качестве таких присадок применяют различные спирты и эфиры в количестве от 0,5 до 2%. Монобутиловый эфир диэтиленгликоля добавляется, например, в количе­ стве до 0,5%, изопропиловый спирт — до 2%.

Весьма перспективны в качестве антиобледенительных присадок поверхностно-активные вещества, препятствующие «прилипанию» льда к металлу. Такие соединения оказываются эффективными в значитель­ но меньших концентрациях, чем спирты и эфиры.

§ G. ХИМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ

Склонность бензинов к окислению

При транспортировке и хранении автомобильных бензинов наибо­ лее нестабильные их соединения самопроизвольно под действием кис­ лорода воздуха претерпевают химические изменения (автоокисление) с образованием продуктов окисления сложного состава.

Способность бензинов противостоять химическим изменениям на­ зывают химической стабильностью.

Химическая стабильность автомобильных бензинов зависит от состава и строения содержащихся в них углеводородов, от количест­ ва и характера неуглеводородных примесей, а также от эффектив­ ности добавленных антиокислительных присадок.

Парафиновые, нафтеновые и ароматические углеводороды в усло­ виях хранения и применения окисляются относительно медленно. Наибольшей склонностью к окислению обладают непредельные угле­ водороды. Способность непредельных углеводородов реагировать с кислородом воздуха зависит от их строения, количества двойных свя­ зей и их расположения. Наименее стабильными являются диолефиновые углеводороды с сопряженными двойными связями и моно- и диолефиновые углеводороды, связанные с бензольным кольцом. Олефи­

82

новые углеводороды с двойной связью в конце углеродной цепи окисляются труднее, чем олефины с двойной свя­ зью в середине цепи. Циклические олефины окисляются легче, чем оле­ фины с открытой цепью, а олефины

сразветвленной цепью окисляются легче, чем аналогичные углеводороды

спрямой цепью. С увеличением мо­ лекулярного веса олефинов повы­ шается их стойкость к окислению.

процесса окисления очень мала (поглощение кислорода практически не наблюдается), называют индукционным периодом окисления. Чем больше длительность индукционного периода окисления бензина, тем бензин стабильнее.

Определение длительности индукционного периода при хранении

ватмосферных условиях — слишком длительный процесс, поэтому при­ меняются лабораторные методы определения индукционного периода

вусловиях ускоренного окисления. Ускорение окисления достигается за счет повышения температуры (обычно до 100° С). Чтобы избежать испарения бензина при столь высокой температуре, процесс окисления ведут под давлением в специальном металлическом сосуде (рис. 33).

принимают за длительность индукционного периода.

Бензины термического крекинга и риформинга нефтяного сырья содержат значительное количество реакционно способных непредель­ ных углеводородов и имеют низкую химическую стабильность. Дли­ тельность индукционного периода окисления бензинов термического крекинга обычно не превышает 200—250 мин, а термического рифор­ минга — 100—120 мин.

Более стабильные бензины получают каталитическими методами переработки нефтяного сырья. Но и здесь следует иметь в виду, что компонент автомобильного бензина, полученный каталитическим крекингом, может быть недостаточно стабильным продуктом.

Бензин каталитического крекинга, применяемый в качестве компо­ нента автомобильного бензина, получают крекингом нефтяного сырья в одну ступень без очистки дистиллята. В бензине каталитического кре-

83

книга остается значительное количество непредельных углеводородов (20—30%), и стабильность его снижается.

Бензины каталитического риформинга почти совершенно не содер­ жат непредельных углеводородов и отличаются высокой химической стабильностью.

Таким образом, наиболее стабильным является бензин прямой пе­ регонки, несколько ниже стабильность у бензина каталитического риформинга, еще ниже — у бензина каталитического крекинга и еще ниже у бензина термического крекинга. Наименее стабилен бензин термического риформинга. Другие автомобильные бензины, такие, как продукты алкилирования, изомеризации, гидрорирования, имеют вы­ сокую химическую стабильность.

Для обеспечения достаточной стабильности товарных автомобиль­ ных бензинов предусмотрено добавление в бензины каталитического крекинга и термических процессов антиокислительных присадок.

Антиокислительные присадки к бензинам

Добавление антиокислительных присадок является наиболее эф­ фективным, экономически выгодным, а иногда и единственно возмож­ ным способом повышения химической стабильности автомобильных бензинов. Этот путь стабилизации бензинов используется в промышлен­ ных масштабах уже более 40 лет.

Современные воззрения на механизм действия антиокислителей в бензинах основываются на перекисной теории окисления углеводо­ родов. Действие антиокислителей сводится к обрыву цепных реакций за счет взаимодействия одного из радикалов, участвующих в цепи, с молекулой антиокислителя.

Антиокислитель тормозит развитие окислительных реакций в те­ чение какого-то времени (период индукции), после которого скорость окисления резко возрастает.

Наибольшее распространение в качестве антиокислителей для угле­ водородных топлив получили соединения, содержащие аминную или окси группы. Эффективность таких присадок определяется их склон­ ностью к окислению или подвижностью атома водорода в аминной или окси группах. Трудно окисляющиеся вещества, как правило, почти не обрывают реакционных цепей и являются плохими антиокислителями. Легко окисляющиеся соединения быстро расходуются в результате побочных реакций и непосредственного окисления кислородом воз­ духа, вследствие чего почти не оказывают ингибитирующего действия на основной процесс.

Для химической стабилизации отечественных автомобильных бензинов применяют три антиокислителя: древесносмольный, ФЧ-16 и парооксидифениламин.

Древесносмольный антиокислитель (ГОСТ 3181—67) вырабатывает­ ся на лесохимических комбинатах из сухоперегонной смолы смешан­ ных пород древесины и представляет собой смесь фенолов различного строения (~40%) с нейтральными маслами, не обладающими антиокислительными свойствами. Древесносмольный антиокислитель добавляет­

£4