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

Скорость испарения топлива зависит от коэффициента диффузии паров топлива в окружающую среду. В результате диффузии конценцентрация испарившихся молекул над поверхностью топлива пони­ жается и испаряются новые молекулы топлива. Чем больше скорость диффузии паров топлива, тем быстрее оно испаряется.

Коэффициент диффузии представляет собой физическую констан­ ту, характеризующую количество паров данного топлива в граммах, диффундирующее в единицу времени через 1 см2 поверхности при гра­ диенте давления паров 1 мм рт. ст. на 1 см. Коэффициент диффузии паров товарных автомобильных бензинов в воздух при дав­ лении 760 мм рт. ст. и температуре 20° С равен 0,09 г/см2-с.

В соответствии с законом Дальтона скорость испарения жидкости прямо пропорциональна величине поверхности испарения. В случае испарения бензина во впускной системе двигателя поверхность испа­ рения зависит от тонкости распыла. Тонкость распыла зависит как от условий распыла (величины и формы отверстия распылителя и скорос­ ти воздуха в диффузоре), так и от свойств топлива и , в первую очередь, от величины его поверхностного натяжения.

Приближенно принято считать, что при истечении бензина из распылителя постоянного сечения средний радиус капель прямо про­ порционален поверхностному натяжению бензина.

Поверхностное натяжение характеризует состояние поверхности жидкости, оно численно выражается той работой, которую необходимо совершить для образования единицы поверхности. Эта работа затрачи­

27

вается на преодоление сил притяжения между молекулами при выхо­ де их в поверхностный слой. Поверхностное натяжение автомобиль­ ных бензинов равно 20—24 эрг/см2.

Выше говорилось о поверхностном натяжении углеводородов и топлив на границе раздела с воздухом. На границе с другими среда­ ми поверхностное натяжение может значительно отличаться. В част­ ности, поверхностное натяжение бензинов на границе с водой составля­ ет 47—50 эрг/см2.

Существенное влияние на процесс испарения топлив различного происхождения имеет их скрытая теплота испарения (теплота парооб­ разования). Основное количество тепла, необходимое для испарения топлива в двигателе, отнимается от воздуха, в котором происходит ис­ парение, и от самого топлива. Поэтому скрытая теплота испарения топ­ лива, наряду с его теплоемкостью, определяет снижение температуры

Среди соединений, нашедших применение в качестве компонентов автомобильных топлив, наиболее высокую теплоту парообразования имеют спирты. Понижение температуры во впускном трубопроводе за счет более высокого значения теплоты парообразования спиртов примерно в 3 раза больше, чем при испарении углеводородных топлив. Однако фактическое понижение температуры при испарении спиртов в двигателе еще больше, так как для их сгорания требуется меньше воздуха, чем для углеводородных топлив.

Это свойство спиртов широко используется при их применении в качестве топлив для гоночных мотоциклов и автомобилей. Тепловой режим двигателей таких машин бывает очень напряжен, и применение спиртов позволяет снизить температуру газов в конце такта впуска.

28

Более низкая температура смеси в конце такта впуска при исполь­ зовании спиртов приводит к увеличению плотности заряда и повыше­ нию коэффициента наполнения, что, в свою очередь, ведет к повышению среднего эффективного давления и увеличению мощности двигателя.

Роль теплоемкости топлива в понижении температуры при его ис­ парении относительно невелика, а сами значения теплоемкостей для различных топлив близки между собой (см. табл. 1).

Физические свойства бензина оказывают влияние и на его расход через калиброванные отверстия карбюратора. В этом случае наиболь­ шее значение имеют вязкость и плотность бензина (табл. 2).

29

Рис. 13. Зависимость количества бен­ зина, поступающего через жиклер, от температуры (постоянное разре­ жение в диффузоре — 200 мм вод. ст., главный жиклер двигателя ЗИ Л '130):

/ — А-76 летний; 2 —АИ-93 летний этили­ рованный; 3 — АИ-93 летний неэтилиро­

От плотности бензина зависит его уровень в поплавковой камере карбюратора. Чем меньше плотность бензина, тем глубже опускается в него поплавок и тем выше устанавливается уровень в камере. При нормальной работе двигателя уровень бензина в поплавковой камере карбюратора устанавливается на 3—5 мм ниже верхнего среза распы­ лителя. Если плотность бензина значительно меньше расчетной, уро­ вень топлива в поплавковой камере может повыситься настолько, что бензин будет самопроизвольно вытекать из распылителя.

Количество топлива, протекающего через жиклеры карбюратора, зависит от вязкости и плотности бензина. Чем выше плотность бензи­ на, тем большее количество его пройдет через жиклеры в единицу вре­ мени. Чем больше вязкость топлива, тем меньше скорость прохожде­ ния его через жиклеры, т. е. меньше его расход.

Таким образом, при снижении температуры топлива его расход, с одной стороны, возрастает (за счет увеличения плотности), с другой стороны, понижается (за счет увеличения вязкости) (рис. 11 и 12).

В целом при понижении температуры происходит снижение расхода бензина через жиклер, т. е. изменение вязкости в суммарном эффекте играет большую роль, чем изменение плотности (рис. 13).

Изменение свойств бензинов в различных температурных условиях эксплуатации автомобилей должно служить основой при разработке се­ зонных норм расхода бензина на автомобильном транспорте.§

§ 3. СГОРАНИЕ

Нормальное сгорание

Под термином «сгорание» применительно к автомобильным двига­ телям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов и примесей топлива с кислородом воздуха, сопровождающуюся свече­ нием и выделением значительного количества тепла.

Сгорание является важнейшим процессом, обусловливающим полез­ ную работу двигателя, так как при этом происходит превращение хи­ мической энергии топлива в тепловую и далее в механическую. Процесс сгорания определяет мощностные и экономические показате­ ли двигателя, а характер его протекания существенно влияет на надеж­ ность и долговечность двигателя.

30