2. Условия на изгаряне на горивото в двигателя.
Приготвянето на горимата смес и постъпването й в горивната камера на двигателя става по следната схема (фиг. 3). Горивото от резервоара 1 преминава през картерния филтър 2, за да бъде извадено случайно от него; уловените механични примеси и бензиновата помпа 3 се подава в поплавъчната камера 4 на карбуратора. В камерата за образуване на смес 6 горивото се смесва с въздуха, идващ от въздушния филтър 7. Чрез входящите тръбопроводи 8 въздушно-горивната смес навлиза в горивната камера 11. Изпускателните клапани 13 на газоразпределителния механизъм и ауспухът 14 с тръба се използват за отстраняване на отработените газове.
Работният процес в четиритактовия карбураторен двигател е както следва. При първия такт - такта на засмукване, по време на който буталото се движи от горна мъртва точка (ГМТ) до долна мъртва точка (НМТ) и всмукателният клапан е отворен, а изпускателният клапан е затворен, в смесообразуващата камера 6 на карбуратора се създава вакуум. В резултат на това въздухът навлиза от въздушния филтър 7 в смесообразуващата камера 6 на карбуратора и улавя гориво от главната струя 5. Той се смесва във всмукателната тръба с движещ се въздух и се изпарява, образувайкивъздушно-горивна смесТази смес навлиза в горивната камера 11 на двигателя, където допълнително се смесва с остатъците от продуктите от изгарянето на горивото от предишния цикъл . Получава сеработнасмес.По време на втория такт, такта на компресия, когато буталото се движи от BDC към GMT, работната смес се смесва допълнително, компресира се и горивото се изпарява.
В зависимост от степента на компресия e, налягането в горивната камера се повишава до 1.1.2 MPa, температурата на сместа се повишава до 260.370°C. При третия такт, силовия, сместа се запалва от искрата на запалителната свещ. Отделената при горенето топлина се превръща вмеханична работа с помощта на колянов механизъм. По време на последния, четвърти такт, изпускателния такт, продуктите от изгарянето на горивото под формата на отработени газове се отстраняват от цилиндъра и горивната камера в атмосферата. След това процесът се повтаря.
Фигура 3. Получаване на работна смес в карбураторен двигател:
1 - резервоар за гориво; 2 - филтър-картер; 3 - горивна помпа; 4 - поплавъчна камера; 5 - основна струя; 6 - смесителна камера; 7 - въздушен филтър; 8 - входящ тръбопровод; 9 - изпускателен тръбопровод; 10 - запалителна свещ; 11 - горивна камера; 12 - входящ клапан; 13 - изпускателен клапан; 14 - шумозаглушител.
3. Смесителни свойства.
Пълнотата на изгаряне на горивото се определя от качеството на сместа въздух-гориво. Това зависи, от една страна, от конструкцията на карбуратора и системата за подаване на гориво, от друга страна, от физикохимичните свойства на използваното гориво. Основната еизпаримостта,която се характеризира с фракционния състав на горивото и налягането на наситените му пари. Летливостта е способността на горивото да преминава от течно в газообразно състояние. Това свойство до голяма степен се дължи на химическия състав на горивото.
Двигателите с вътрешно горене изгарят гориво, което е само в газообразно състояние. Този процес трябва да бъде предшестван от пълно изпаряване на течното гориво и висококачествено смесване на получените пари с въздух. Ако горивото не се изпарява добре, тогава неговата неизпарена част (под формата на течна фаза) не гори. Пълнотата на изпаряване на горивото се увеличава с увеличаване на скоростта на въздуха и температурата на изпарение. Тази температура зависи от началната температура на входящия въздух и от латентната топлина на изпаряване на горивото. С увеличаване на молекулното тегловъглеводороди в горивото поради увеличаване на тяхната плътност и точка на кипене, летливостта се влошава.
Изпарението се разграничава междустатично,пример за което е изпарението на гориво от резервоари по време на съхранението му, идинамично,което се случва при условия на относително движение на течност и въздух. Последното се извършва в карбуратора по време на образуването на сместа въздух-гориво. Летливостта на горивото се оценява от неговияфракционен състав,който се характеризира с температурните граници на изваряване на отделни части от горивото (фракции).Фракцияе част от бензина, която кипи в определени температурни граници.
Фигура 4. Инструмент за определяне на фракционния състав на горивото:
1 - колба; 2- термометър: 3 - хладилник; 4 - измервателен цилиндър.
Фракционният състав се определя съгласно GOST 2177-82 с помощта на специално устройство (фиг. 4). За да направите това, 100 ml от изследваното гориво се изсипват в колба 1 и се загряват до кипене. Парите на горивото влизат в хладилник 3, където се кондензират и след това под формата на течна фаза влизат в измервателния цилиндър4.Когато падне първата капка кондензат, температурата се записва с помощта на термометър 2.Този момент се счита заначалокипенена горивото. След това се фиксира температурата, при която 10, 20, 30% от дестилираното гориво се натрупва в мерителния цилиндър и т.н. Точката на кипене от 98% (97,5; 97%) се счита за температуракрай на кипенена горивото. Има най-висока стойност.
Процесът на дестилация завършва, когато след достигане на най-високата температура температурата започне да пада. Малкото количество недестилирано гориво, останало в колбата, се наричаостатък.Неговият обем се измерва отделно. Разликата между взетото количество гориво (100 ml) и суматаобемите на дестилация в мерителния цилиндър и остатъкът в колбата представляватзагуби, характеризиращи летливостта на горивото. Въз основа на резултатите от дестилацията се начертава фракционна дестилационна крива на тестваното гориво (фиг. 5).
Фигура 5. Крива на фракционна дестилация на моторен бензин А-72:
1—стартерни фракции; 2 - работници; 3—крайни или опашни фракции.
Съществуващите стандарти за бензин предвиждат определяне на температурата на началото на кипене, точката на кипене на 10, 50, 90% от горивото и края на кипенето (98; 97,5; 97%).
Първата стартова фракция на изваряване на 10% от горивото характеризира неговите стартови качества. Колкото по-ниска е точката на кипене на тази фракция, толкова по-добър е стартът на двигателя. За зимния бензин е необходимо 10% от горивото да изври при температура не по-висока от 55 ° C; лято - не по-висока от 70 ° С. Познавайки точката на кипене на 10% бензин t10%, е възможно да се определи минималната температура на въздуха tb (°C), при която е възможно лесно стартиране на двигателя
(тридесет)
За да се улесни стартирането на студени двигатели при температура на околната среда под -20°C, трябва да се използват специални устройства или двигателят трябва да бъде предварително загрят или трябва да се използва бензин с по-ниска стойност t10%..
През лятото, когато температурата на въздуха под капака на горещ двигател е относително висока, най-леките фракции бензин се изпаряват в горивните тръбопроводи, което може да доведе до образуване напарни шлюзовеи неизправност на двигателя. За да се избегне това, се препоръчва да се използва бензин при температура на околната среда не по-висока от tw, точка на кипене 10%което се определя по формулата
Бензинът с максимално допустима стойност t10% трябва да осигури лесно стартиране на студен двигател през зимата, а с минимално допустимата - надеждна работа на топъл двигател без образуване на парни шлюзове.
Количеството на нискокипящите въглеводороди в бензина също е ограничено от началната точка на кипене, която за всички видове моторни бензини трябва да бъде най-малко 35 °C. При това условие загубата на нискокипящи бензинови въглеводороди от изпаряване по време на съхранение се намалява в случай на нагряване на резервоарите от слънцето.
Част от бензина от 10 до 90% кипене се наричаработна фракцияТемпературата му на изпарение не трябва да бъде по-висока от 160. 180 ° С. Колкото по-хомогенен е въглеводородният състав на бензина, толкова по-стръмно се издига кривата на ускорението в средната му част. Бензинът с този характер на кривата на ускорение позволява на двигателя да работи стабилно и икономично при всякакви работни условия. В съответствие със стандарта работната фракция се нормализира според точката на кипене на 50% бензин.
Точката на кипене на 50% гориво t50% за автомобилен бензин е 100…115°C. Горивото с такъв t50% осигурява плавен преход на двигателя от един скоростен режим в друг след стартиране и загряване. Повишаването на тази температура намалява реакцията на дросела на двигателя.
Фигура 6. Влияние на температурата в края на точката на кипене на бензина върху неговата работа:
1- разход на бензин; 2 - износване на части на двигателя.
В допълнение към фракционния състав, летливостта на горивото се характеризира и сналягане на наситените пари.Налягането, развивано от пари, които са в равновесие с течност при дадена температура, се нарича налягане на наситени пари на тази течност. С повишаване на температурата тованалягането се повишава.
Фигура 7. Зависимост на температурата на въздуха, при която може да се стартира двигателят, от налягането на наситените пари на бензина.
Тежките въглеводороди на бензина в диапазона от 90% кипене до края на кипенето сакрайни,илиопашни,фракции, които са силно нежелани в горивото. Наличието на тези фракции води до негативни явления по време на работа на двигателя: непълно изгаряне на горивото, повишено износване на части поради измиване на смазката от цилиндровите втулки и разреждане на двигателното масло в двигателя, повишено образуване на въглерод и др. Колкото по-малък е температурният интервал от точката на кипене на 90% бензин до края на кипенето, толкова по-високо е неговото качество. Фигура 6 показва връзката между крайната точка на точката на кипене на бензина, неговата консумация (крива 1)и износването на частите на двигателя (крива 2).
Колкото по-високо е налягането на наситените пари на горивото, толкова по-добра е неговата летливост и толкова по-малко топлина ще е необходима за изпаряването му по време на образуването на сместа въздух-гориво. В същото време използването на гориво с високо налягане на парите също е неприемливо, тъй като това води до образуване на парни ключалки, намаляване на пълненето на цилиндрите и следователно до спад на мощността. Следователно налягането на наситените пари за летните сортове бензин се допуска не по-високо от 0,667 kPa (500 mm Hg), за зимата - 0,667. 0,933 kPa (500,700 mmHg). Температурата на възможното стартиране на двигателя зависи от стойността на налягането на наситените пари на бензина (фиг. 7). От фигурата се вижда, че при налягане на наситените пари под 0,332 kPa (250 mm Hg) началните свойства на бензина рязко се влошават.