Автомобильные бензины

Автомобильные двигатели (за исключением газовых и дизельных) работают на бензине. По ГОСТ 2084-77 выпускаются бензины следующих марок:

А-72, А-76, АИ-93, АИ-98. Буква А означает, что бензин автомобильный; цифра — наименьшее октановое число, определенное по моторному методу; буква И указывает на то, что октановое число определено по исследовательскому методу. Автомобильные бензины, за исключением бензина АИ-98, подразделяют на летние и зимние. Зимние бензины содержат увеличенное количество легкоиспаряющихся фракций, что улучшает условия пуска двигателя.

В автомобильные бензины А-76, АИ-93 и АИ-98 для повышения антидетонационной стойкости добавляют антидетонатор — тетраэтилсвинец (ТЭС). Для отличия обыкновенных бензинов от этилированных последние окрашивают в желтый (А-76), оранжево-красный (АИ-93) и синий (АИ-98) цвета. Этилированные бензины очень ядовиты и, попав в жидком виде и в виде паров

на кожу или в дыхательные пути человека могут вызвать тяжелые заболевания. Поэтому применять этилированные бензины для мытья деталей и рук категорически запрещено. При попадании этилированного бензина на кожу его необходимо немедленно стереть ветошью, смоченной в керосине.

В зависимости от состава горючей смеси нормальная скорость распространения фронта пламени по камере сгорания различна, но не превышает 35 м/с При детонации (взрывное горение) скорость распространения сгорания см доходит до 2000 м/с. При детонационном сгорании возникает сильная волна давления, вызывающая вибрацию деталей. Работа двигателя с детонацией недопустима, так как сопровождается ударной нагрузкой на поршни, поршневые пальцы, шатунные и коренные подшипники, местным перегревом деталей, прогоранием поршней и клапанов, дымным выпуском, снижением мощности двигателя и увеличением расхода топлива. Возникновение детонационного сгорания происходит в основном при неправильном подборе сорта топлива для двигателя с данной степенью сжатия.

От антидетонационных свойств бензина (его способности противостоять детонации) зависит возможность применения этого бензина в двигателях, имеющих повышенную степень сжатия. Антидетонационые свойства бензина оценивают октановым числом. Бензин сравнивают со смесью из двух топлив:

изооктана и гептана. Изооктан слабо детонирует, и для него октановое число условно принимают равным 100, а гептан сильно детонирует, и для него октановое число условно принимают равным нулю. Если смесь, состоящая, например, из 72 % изооктана и 28% гептана (по объему), по детонационным свойствам соответствует проверяемому бензину, то октановое число такого бензина равно 72 и т. д. Чем выше октановое число бензина, тем с большей степенью сжатия может работать двигатель без детонации на этом топливе.

Гарантийный срок хранения автомобильного бензина всех марок (по ГОСТ 2084—77 *) устанавливается 5 лет со дня его изготовления. По истечении гарантийного срока хранения автомобильный бензин перед применением должен быть проверен на соответствие требованиям стандарта.

Горючая смесь

Для приготовления горючей смеси используют топливо и воздух, причем оба компонента, входящие в состав смеси, должны быть тщательно очищены от механических и других примесей.

Горючая смесь — это смесь, приготовленная в карбюраторе из паров мелкораспыленного топлива и воздуха. Горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, смешивается с отработавшими газами и образует рабочую смесь.

Состав горючей смеси характеризуется определенным соотношением масс топлива и воздуха. для полного сгорания 1 кг бензина теоретически необходимо 14,9 кг воздуха (обычно принимают 15 кг). Однако количество воздуха, действительно расходуемого на приготовление горючей смеси, может быть больше или меньше теоретически необходимого. Поэтому состав горючей смеси принято характеризовать коэффициентом избытка воздуха, обозначаемым буквой α. Коэффициент α представляет собой отношение действительного количества воздуха L_Д, участвующего в процессе сгорания бензина, к теоретически необходимому количеству воздуха L₀, т. е. α= L_Д / L₀

Если в сгорании 1 кг бензина действительно участвует 15 кг воздуха, т. е. столько, сколько теоретически необходимо, то α = 15/15=1, и такую смесь называют нормальной. Горючую смесь, для которой α <1, называют богатой, так как она содержит воздуха меньше теоретически необходимого количества. Горючую смесь с коэффициентом α> 1 называют бедной, так как в ней содержится воздуха больше теоретически необходимого количества. для более точного определения степени обогащения или обеднения горючей смеси различают следующие смеси: богатая (α = 0,70— 0,85); обогащенная (α = 0,85 0,95); обедненная (α =1,05—1,15); бедная (α = 1,15 -1,20).

При слишком большом обогащении или обеднении горючая смесь теряет способность воспламеняться. В первом случае это происходит из-за недостатка кислорода воздуха, а во втором вследствие значительного избытка воздуха и небольшого количества бензина. Существуют определенные пределы воспламеняемости горючей смеси: для богатой α =0,5; для бедной α =1,35. Двигатель не должен работать на переобогащенных или переобедненяьих горючих смесях, так как в обоих случаях уменьшается его мощность и снижается экономичность.

3. Схема СП карбюраторного двигателя

Рис.1

4. Простейший карбюратор

Процесс приготовления горючей смеси определенного состава из мелкораспыленного топлива и воздуха, происходящий вне цилиндров двигателя, называют карбюрацией, а прибор, в котором происходит этот процесс, — карбюратором.

Принцип работы простейшего карбюратора аналогичен принципу работы пульверизатора и состоит в том, что жидкость под действием разрежения вытекает из распылителя (трубки) и, смешиваясь с воздухом, образует горючую смесь. Простейший карбюратор (рис.2) состоит из поплавковой камеры 8, диффузора 3, распылителя 4 с жиклером 7, смесительной камеры 6 и дроссельной заслонки 5. В поплавковой камере находится пустотелый поплавок 9, шарнирно соединенный с осью и действующий на игольчатый клапан 10. Топливо подается в поплавковую камеру насосом по трубопроводу 1. Отверстие 2 соединяет поплавковую камеру с окружающим воздухом, поэтому в камере постоянно поддерживается атмосферное давление. Поплавковая камера карбюратора соединена со смесительной камерой 6 распылителем 4, в котором установлен жиклер 7.

Жиклер представляет собой металлическую пробку с небольшим калиброванным отверстием, через которое в единицу времени проходит определенная порция топлива.

Рис. 2. Схема впускной системы карбюраторного двигателя и характеристики карбюраторов: а — схема впускной системы с простейшим карбюратором;

б — характеристики карбюраторов; 1 - трубопровод; 2 — отверстие в поплавковой камере; З — диффузор; 4 - распылитель; 5 — дроссельная заслонка; б — смесительная камера; 7 — жиклер; 8 — поплавковая камера; 9 - поплавок; 10 — игольчатый клапан; 1 - простейший карбюратор; 11 — идеальный карбюратор

Выходной конец распылителя устанавливают в самом узком месте диффузора в горловине.

Простейший карбюратор работает следующим образом. При наполнении топливом поплавковой камеры 8 поплавок 9 постепенно всплывает. При определенном уровне топлива игольчатый клапан 10 перекрывает отверстие в подводящем трубопроводе, и поступление топлива в поплавковую камеру прекращается. При такте впуска поршень в двигателе перемещается в НМТ, и в цилиндре создается разрежение, передающееся в смесительную камеру карбюратора. Разрежение в этой камере зависит от положения дроссельной

заслонки: с прикрытием заслонки разрежение уменьшается, а с открытием— увеличивается. Пока двигатель не работает, в поплавковой камере и в распылителе топливо находится на одном уровне, причем верхний конец распылителя располагается несколько выше уровня топлива (на 2—З мм).

Во время работы двигателя поступающий в карбюратор воздух проходит через узкое сечение диффузора, в результате чего скорость воздуха в нем, а следовательно, и разрежение возрастают. Создается перепад давлений между поплавковой камерой и диффузором, благодаря чему топливо начинает фонтанировать из распылителя. Топливо распыливается, перемешивается с воздухом, частично испаряется и в виде горючей смеси поступает в цилиндры двигателя. С изменением положения дроссельной заслонки значительно изменяется состав горючей смеси, приготовляемой простейшим карбюратором. На рис. 2,б представлены характеристики простейшего I и идеального II карбюраторов. Они показывают изменение состава горючей смеси карбюратора в зависимости от нагрузки (от положения дроссельной заслонки — в % открытия). По мере открытия дроссельной заслонки в простейшем карбюраторе горючая смесь все больше обогащается.

Таким образом, основным недостатком простейшего карбюратора является невозможность приготовления горючей смеси нужного состава.