Требования к качеству автомобильных бензинов

Автомобильные бензины (ГОСТ 2084—77) — топлива для карбюраторных двигателей должны отвечать следующим требованиям:

бесперебойно поступать в систему питания двигателя;

обеспечивать образование топливовоздушной смеси требуемого состава;

обеспечивать нормальное и полное сгорание образуемой топливовоздушной смеси в двигателе (без возникновения детонации);

не вызывать коррозии и коррозионных износов деталей двигателя;

образовывать минимальное количество отложений во впускном трубопроводе, камерах сгорания и других частях двигателя;

сохранять свои свойства при хранении, перекачке и транспортировке.

Основными показателями качества бензинов являются детонационная стойкость, фракционный состав, давление насыщенных паров и химическая стабильность.

Рассмотрим систему питания карбюраторного двигателя, обеспечивающую образование топливовоздушной смеси определенного состава.

Топливо заливают в бак через горловину с сетчатым фильтром. Диафрагменный насос подает топливо в фильтр-отстойник,где оно очищается от механических примесей и воды, а затем в поплавковую камеру карбюратора. Карбюратор предназначен для приготовления горючей смеси определенного состава, соответствующего режиму работы двигателя. В такте всасывания топлива в смесительной камере карбюратора создается разрежение и туда поступает воздух, предварительно прошедший очистку в воздухоочистителе. Поток поступившего через открывшийся в определенный момент впускной клапан поступает в камеру сгорания. Здесь горючая смесь смешивается с небольшими остатками продуктов сгорания, в результате чего образуется рабочая смесь. В такте сжатия давление и температура рабочей смеси в камере сгорания возрастают, и после воспламенения ее искрой свечи зажигания начинается такт рабочего хода поршня цилиндра, т.е. происходит преобразование тепловой энергии в механическую. В последнем такте работы двигателя отработавшие газы из камеры сгорания выбрасываются в атмосферу через открывшийся выпускной клапан, выпускной трубопровод и выхлопную трубу с глушителем и искрогасителем.

В карбюраторных двигателях процесс дозировки топлива, производимый калиброванными отверстиями жиклеров, и его уровень в поплавковой камере зависят от плотности и вязкости бензина.

Плотность бензина определяется его химическим составом, молекулярной массой и температурой, и хотя она для автомобильных бензинов не нормируется, ее необходимо точно знать при расчете дозирующих систем приборов питания и пересчете объемных единиц в массовые, и наоборот, для определения расхода топлива.

Плотность — это отношение массы вещества к его объему.

В СИ единицей плотности является кг/м3, однако на практике до сих пор применяют и другие единицы — г/см3, кг/л. Плотность топлива определяется с помощью ареометра, гидростатических весов и пикнометра. Из-за своей простоты способ определения плотности ареометром применяется значительно чаще, несмотря на то, что он менее точный по сравнению с другими. Сущность этого метода заключается в снятии показания со шкалы ареометра, погруженного в топливо, и пересчете полученного результата на плотность продукта при стандартной температуре 20 °С по формуле Р20 = Р/ + l{t~ 20), где р, — плотность испытуемого продукта при температуре испытания, кг/м3; t — температура испытания, °С; у — температурная поправка плотности, определяемая по справочной таблице. С повышением температуры плотность топлива снижается.

Вязкость (внутреннее трение) — свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.

Различают динамическую и кинематическую вязкость.

В СИ за единицу динамической вязкости ц принята вязкость такой жидкости, которая оказывает сопротивление силой в 1 Н взаимному сдвигу двух слоев жидкости площадью 1 м2, находящихся на расстоянии 1 м один от другого и перемещающихся с относительной скоростью 1 м/с. Динамическая вязкость определяется с помощью капиллярного или ротационного вискозиметров и выражается в Па-с. При использовании капиллярного вискозиметра измеряют время истечения жидкости через его капилляр под действием определенного давления (не ниже 13,3 кПа) и рассчитывают динамическую вязкость по формуле ц, = Схр, где С — постоянная вискозиметра; т — длительность истечения топлива через капилляр, с; р — среднее арифметическое значение давления, определяемое по манометру, Па.

Кинематическая вязкость — это отношение динамической вязкости к плотности жидкости, определенной при той же температуре, при которой определялась вязкость, т.е. у, = г|,/р(. За единицу кинематической вязкости в СИ принят квадратный метр в секунду (м2/с).

Плотность автомобильных бензинов при температуре 20 °С составляет от 0,700 до 0,755 г/см3, и с понижением температуры на каждые 10 °С она возрастает только на 1 %. Вязкость автомобильных бензинов при 20 °С колеблется в пределах от 0,5 до 0,7 мм2/с, а с понижением температуры она повышается примерно в 10 раз быстрее, чем плотность. При подаче бензина в зону диффузора происходит его распыливание, и чем мельче будут образованные при этом капли, тем быстрее и полнее будет испаряться поступающее из распылителя топливо. На процесс распыливания кроме вязкости топлива оказывает большое влияние его поверхностное натяжение, которое определяется работой, необходимой для образования 1 м2 поверхности жидкости (т.е. для перемещения молекул жидкости из ее объема в поверхностный слой площадью в 1 м2), и выражается в Н/м. Поверхностное натяжение всех автомобильных бензинов одинаково и при 20 °С составляет 20... 24 мН/м, что в 3,5 раза меньше, чем у воды.