Файл: Алексеев, В. Н. Топлива и смазочные материалы для автомобилей.pdf

полного испарения бензин должен обладать хорошей испа­ ряемостью.

Испаряемость топлива зависит от теплоты испарения (для бензина она равна 70—75 ккал/кг) и его фракционно­ го состава. Теплота, потребная для испарения топлива, отбирается в работающем двигателе от горячего впускно­ го трубопровода. При пуске холодного двигателя это теп­ ло отнимается от деталей системы смесеобразования и самой горючей смеси. В результате при пуске двигателя всегда наблюдается некоторое понижение температуры смеси по сравнению с температурой окружающего возду­ ха. Понижение температуры во впускном трубопроводе замедляет процесс испарения и приводит к тому, что большое количество жидкого бензина попадает в ци­ линдры и вызывает значительные пусковые износы дви­ гателя.

Чтобы предотвратить такое явление, прибегают к пред­ варительному подогреву холодного двигателя, всемерно сокращают продолжительность его пуска и прогрева. Нель­ зя нагружать двигатель, пока он не прогреется до рабоче­ го состояния.

Бензины не однородны по своему составу. Они кипят не при одной температуре, а в интервале температур, от 35—45°С и до 170—200°С. Для оценки испаряемости бен­ зина нужно знать, какое количество его выкипает при раз­ личных температурах. Представление об этом дает фрак­ ционный состав, который является главным показателем испаряемости топлив и определяется в лаборатории раз­ гонкой исследуемого образца бензина. Чем ниже темпера­ туры, при которых выкипает бензин, или чем больше бен­ зина выкипает при низких температурах, тем лучше его испаряемость.

В технических паспортах указывается фракционный со­ став бензина: при какой температуре начинает он кипеть, при каких температурах выкипает 10, 50 и 90% бензина и когда бензин выкипает полностью. По этим температурам

10

перегреве двигателей, например, при длительной работе с перегрузкой, а также летом при высоких температурах окружающего воздуха или при работе автомобилей в высо­

когорных условиях.

Для устранения перебоев в работе двигателей из-за об­ разования «паровых пробок» следует всячески понижать температуру в подкапотном пространстве автомобиля; уси­ ливать вентиляцию, приоткрывать створки капота и т. п.

Пуск холодных двигателей и пусковые жидкости

В условиях строительства БАМ важнейшей задачей экс­ плуатации автомобилей является облегчение пуска и со­ кращение продолжительности прогрева двигателей для уменьшения пусковых износов.

Современные автомобили, предназначенные для работы в условиях низких температур, оборудуют пусковыми подо­ гревателями, позволяющими в зимнее время подогревать двигатель, создавая этим благоприятные условия для пус­ ка. Но применение средств предварительного подогрева двигателей сопряжено с увеличением времени пуска. Ког­ да времени не хватает, приходится пускать холодный дви­ гатель. Для автомобилей без пусковых подогревателей пуск холодных двигателей зимой является подчас трудной задачей.

Для пуска холодного карбюраторного двигателя необхо­ димо ввести в камеру сгорания топливо-воздушную смесь, способную к воспламенению от искры свечи, т. е. смесь состава в пределах воспламенения. Чтобы получить такую смесь, требуется топливо, содержащее достаточное количе­ ство легкоиспаряющихся фракций, т. е. зимний бензин с низкой температурой перегонки 10%. Для распыливания бензина в системе смесеобразования необходимо провора­ чивать коленчатый вал двигателя с минимальной часто­ той вращения 35—50 об/мин. Чем ниже температура возду-

12

ха при пуске, тем большая требуется скорость проворачи­ вания коленчатого вала двигателя автомобиля.

Пуск холодных двигателей при особо низких температу­ рах не обеспечивается даже применением зимних сортов бензина; в этом случае применяют специальные пусковые жидкости. Одна из таких жидкостей, под названием «Арк­ тика», является смесью 45—60% этилового эфира, 35—50% легкоиспаряющегося газового бензина, 2% изопропилнитрата с добавкой 2% противозадирной и противоизносной присадок.

Этиловый эфир обладает высокой испаряемостью (его температура кипения 35—36°С) и широкими пределами воспламенения (от 2,7 до 44,3%). Испарившись полностью в камере сгорания даже при очень низкой температуре и легко воспламенившись от искры свечи, эфир поджигает пары бензина. Так как холодное масло поступит из карте­ ра двигателя не сразу, а спустя некоторое время после его пуска, находящиеся в составе пусковой жидкости проти­ возадирная и противоизносная присадки предупрежда­ ют повышенные пусковые износы цилиндро-поршневой группы.

Использование пусковой жидкости «Арктика» позволя­ ет пускать холодные карбюраторные двигатели при темпе­ ратурах воздуха до минус 35—40°С при .скорости проверты­ вания коленчатого вала не менее 19—20 об/мин.

Пусковая жидкость вводится во впускной трубопровод с помощью пускового приспособления 5-ПП-40 (рис. 2) или 6-ПП-40. Эти приспособления состоят из ручного воз­ душного насоса 1, смесителя 2 и трубопроводов с распы­ лителями и отличаются друг от друга лишь размерами сме­ сителя. Воздушный насос смонтирован в кабине водителя, смеситель установлен под капотом двигателя, а концы рас­ пылителей введены во впускной трубопровод 4. Перед пус­ ком смеситель заправляют пусковой жидкостью и при по­ мощи воздушного насоса в нем создают давление. Под действием давления воздуха жидкость поступает в жиклер

13

Горючая ЬмйсЬ

Рис. 2. Пусковое приспособление 5-ПП-40

5 смесителя и впрыскивается через распылители 3 во впус­ кной трубопровод 4 двигателя в момент проворачивания коленчатого вала двигателя.

Сгорание и детонационная стойкость бензинов

При полном сгорании одного килограмма бензина вы­ деляется 10 500—10 650 ккал тепла. Чем выше теплота сгорания топлива, тем меньше расход его на единицу ра­ боты, например на. километр пробега автомобиля. Для то­ го, чтобы полней использовать теплоту сгорания топлива, следует поддерживать в двигателях оптимальный режим горения топливо-воздушной смеси. Рассмотрим очень крат­ ко, как протекает сгорание в карбюраторном двигателе.

10—16 кгс/см2. Выделяющееся при этом тепло сжатия на­ гревает смесь до 350—380°С. Затем смесь зажигается иск­ рой свечи (рис. 3, а) и горит при скорости передвижения фронта пламени порядка 20—30 м/с (рис. 3,6). Давление в камере сгорания постепенно повышается до 40 —

14

звонкие металлические стуки, про которые неопытные водители иногда говорят — «стучат пальцы». В отработавших газах появляется черный дым (копоть) или желтое пламя, хорошо видимое ночью; двигатель перегревается, его мощ­ ность падает, работа становится неустойчивой, а расход бензина увеличенным.

Детонационное сгорание совершенно недопустимо, так как ведет к быстрому разрушению двигателя. При детона­ ции увеличивается изнашивание подшипников и поршне­ вых пальцев, прогорают медно-асбестовые прокладки меж­ ду головкой и блоком цилиндров, подплавляются выпуск­

15

ные клапаны и кромки порш­ ней. Иногда даже прогорают днища поршней (рис. 4). При

рактер.

В чем же причина детона­ ции?

При нагреве топливо-воз­ душной смеси начинается взаи­ модействие между углеводоро­ дами, составляющими топ­ ливо, и кислородом воздуха. Первичными продуктами окисления углеводородов явля­ ются перекиси и чем выше

температура смеси, тем быстрее идет окисление и образо­ вание перекисей. Перекиси же представляют собой непроч­ ные химические соединения, разлагающиеся с большой скоростью вскоре после своего образования.

В камере сгорания двигателя по мере передвижения фронта пламени при нормальном горении несгоревшая еще смесь продолжает нагреваться по сравнению с перво­ начальным состоянием. Чем ближе фронт пламени подхо­

накопление перекисей. Если концентрация перекисей в оставшейся топливо-воздушной смеси достигнет при этом известного критического предела, их разложение и горе­ ние переходят в детонацию.

Возникновение детонации зависит от повышенной тем­ пературы горючей смеси в камере сгорания двигателя и качества бензина, а также от его способности сопротивлять­

16

двигателе с переменной степенью сжатия. На этом двига­ теле сравнивают склонность к детонации данного бензина с детонационной стойкостью эталонных топлив. За лучший эталон взят углеводород из о окт а н ; его детонационная стойкость условно принята за 100 единиц. За худший эта­ лон принят углеводород г е пт а н , с детонационной стойко­ стью, равной 0. Смеси этих эталонов имеют детонационную стойкость от 0 до 100 единиц, причем процент изооктана в смеси показывает ее октановое число. Например, смесь 70% изооктана и 30% гептана обладает октановым числом, равным 70.

Определив на специальном двигателе интенсивность де­ тонации испытуемого бензина, подбирают такую смесь эта­ лонов, которая будет детонировать совершенно также. Зная состав эталонной смеси (процент содержания изоок­ тана и гептана), т. е. ее октановое число, считают, что ис­ пытуемый бензин имеет такое же октановое число.

Таким образом, октановое число бензина численно рав­ но содержанию изооктана в процентах в смеси эталонов, которая равноценна по своей детонационной стойкости ис­ пытуемому бензину. Например, если октановое число бен­ зина равно 80, то это значит, что такой бензин будет дето­ нировать в двигателе так же, как смесь 80% изооктана и 20% гептана.

Октановое число автомобильных бензинов оценивают на специальных двигателях двумя методами: моторным и исследовательским. Октановое число по исследовательско­ му методу обычно получается на 4—10 единиц выше, чем по моторному.

Для повышения октанового числа до требований стан­

18