Фактических смол в бензине
| Концентрация фактич. смол, мг/100 мл | Состояние двигателя после 50 часов работы | Пробег автомобиля до появления неисправностей из-за отложения смол, км |
| До 10 | Во впускной системе и цилиндрах отложений не наблюдается | Неограниченный |
| 11-15 | Слабые следы отложений на клапанах и стенках впускного коллектора | Не более 25 000 |
| 16-20 | Небольшие отложения на стенках впускного коллектора и клапанах | Не более 16 000 |
| 21-25 | Заметные отложения на стенках впускного коллектора и клапанах. Сечение впускного коллектора уменьшилось на 20-25 % | Не более 5000 |
| 50-100 | Большие отложения в системах питания и смесеобразования. Распылители, диффузор и дроссель покрыты липкими осадками | Не более 2000 |
Более достоверный прогноз склонности бензинов к смолообразованию дает определение индукционного периода. Окисление бензина является автокаталитическим процессом, так как образующиеся продукты окисления каталитически ускоряют процесс смолообразования. Вначале реакция протекает медленно, и в бензине происходит накопление первичных продуктов окисления (период индукции), но по мере накопления этих продуктов, а также смолистых веществ, реакция ускоряется. Индукционный период уменьшается, если в свежий бензин ввести продукты окисления. Поэтому недопустимо смешение свежего бензина со старым осмолившимся. Осмоление бензинов каталитически ускоряют цветные металлы (медь, свинец), а также ржавчина.
Наиболее эффективным способом борьбы с образованием отложений во впускной системе двигателя является применение специальных моющих или многофункциональных присадок.
Высокотемпературные отложения могут вызывать зависания клапанов, увеличивают степень сжатия, ухудшают отвод тепла, способствуют возникновению преждевременного воспламенения рабочей смеси.
Таким образом, количество отложений и скорость их образования зависят как от внешних факторов, так и от скорости протекания химических и физических процессов, происходящих в бензинах. Влияние отложений на надежность работы двигателя однозначно отрицательное.
2.1.2. Дизельное топливо
К дизельному топливу относится топливо для двигателей с воспламенением топливно-воздушной смеси от сжатия.
Широкое распространение дизелей обусловлено их преимуществами перед бензиновыми двигателями: высокая экономичность (удельный расход топлива на 30-40% ниже), отсутствие системы зажигания, возможность использования более тяжелых видов топлива, меньшая пожарная опасность, более высокая приемистость. В этой главе рассказывается об условиях применения, требованиях, предъявляемых к качеству, о марках, составе, эксплуатационных свойствах и применении дизельного топлива.
Условия применения дизельного топлива определяются особенностями рабочего процесса дизеля и условиями эксплуатации изделий военной техники, на которой они установлены.
Специфической особенностью дизельного двигателя является то, что смесеобразование в нем происходит непосредственно в камере сгорания, а образовавшаяся рабочая смесь самовоспламеняется за счет энергии диабатически сжатого воздуха.
Условия испарения, смесеобразования и сгорания в дизеле значительно отличаются от условий, в которых протекают эти процессы в карбюраторном двигателе.
Впрыск топлива производится в среду горячего (500-700° С) и сильно сжатого воздуха (степень сжатия воздуха в дизеле достигает 14-18 и выше). Для обеспечения хорошего распыла (средний диаметр капель 10-100 мкм) и смесеобразования топливо в цилиндр подается под давлением (до 150 МПа и выше). Для этого используется специальная аппаратура, включающая насосы высокого давления и форсунки или насосы-форсунки. Вследствие этого топливная система дизеля гораздо сложнее, чем у карбюраторного двигателя.
Топливо в дизельном двигателе выполняет не только роль горючего, но и используется в качестве смазочного материала трущихся деталей топливной аппаратуры.
Процесс смесеобразования включает распыливание вводимой порции топлива, распределение капель в камере сгорания, испарение и диффузию паров топлива.
Работа дизеля при некоторых условиях может быть мягкой или жесткой. Мягкая и жесткая работа двигателя определяется скоростью нарастания давления в камере сгорания на градус поворота коленчатого вала и зависит, главным образом, от периода задержки самовоспламенения (ПЗВ) топлива. Средняя величина жесткости работы современных быстроходных дизелей находится в пределах 0,4-0,5 МПа/град.п.к.в. (в зависимости от степени сжатия). При больших скоростях нарастания давления наблюдается жесткая работа двигателя. ПЗВ топлива оказывает решающее влияние на скорость нарастания давления в камере и зависит при прочих равных условиях от строения и химической активности углеводородов, входящих в состав дизельного топлива. Наибольшим ПЗВ обладают ароматические углеводороды, далее идут изоалканы, нафтены и непредельные углеводороды. Наименьшим ПЗВ обладают алканы нормального строения. ПЗВ уменьшается для углеводородов одинакового строения по мере увеличения их молекулярной массы. При больших ПЗВ к началу воспламенения в камере сгорания накапливается большое количество смеси, подготовленной к сгоранию, в результате происходит воспламенение больших количеств горючей смеси и чрезмерно быстрое нарастание давления, что приводит к жесткой работе дизеля. Наоборот, при слишком малом ПЗВ топливо, впрыскиваемое в камеру сгорания, начинает воспламеняться и сгорать не по всему объему, а в непосредственной близости от форсунки. В результате следующие порции топлива будут поступать в атмосферу горячего воздуха, смешанного с продуктами сгорания, что неизбежно приводит к неполному сгоранию, дымлению и потере мощности двигателя за счет неравномерного смесеобразования в объеме камеры сгорания.
Коэффициент избытка воздуха при работе дизеля оказывает меньшее влияние на скорость химических превращений по сравнению с карбюраторным двигателем и колеблется в широких пределах, так как регулирование мощности дизеля осуществляется путем изменения подачи топлива. Наддув воздуха вызывает повышение температуры и давления в конце такта сжатия, что приводит к сокращению ПЗВ.
Влияние формы, размера и материала камеры сгорания проявляется главным образом через температурный режим работы двигателя и равномерность распределения топлива по объему камеры сгорания.
Увеличение тонкости распыливания топлива ускоряет скорость испарения капель, однако при этом уменьшается дальнобойность струи, в результате чего происходит неравномерное распределение топлива по объему камеры сгорания.
За счет местного переобогащения смеси химические предпламенные процессы замедляются, что приводит к уменьшению ПЗВ. Лучшим является распыливание, при котором уже первые порции топлива равномерно распределяются по объему камеры сгорания за счет различия масс капель. Такое распыливание увеличивает скорость сгорания и сокращает продолжительность фазы догорания.
С увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя усиливается вихревое движение, повышаются температура и давление воздуха в камере сгорания. В таких условиях ПЗВ и продолжительность горения уменьшаются, в результате чего основная часть топлива успевает сгореть до начала фазы догорания. Это утверждение справедливо до достижения некоторой частоты вращения коленчатого вала, которая определяется конструкцией двигателя.
При дальнейшем увеличении частоты вращения коленчатого вала повышение температуры и давления воздуха и соответствующее ускорение предпламенных процессов уже не успевает скомпенсировать сокращение времени, отводимого на эффективное сгорание топлива, в результате чего все большая часть топлива догорает в третьей стадии, падает эффективная мощность и увеличивается удельный расход топлива.
Таким образом, исходя из особенностей рабочего процесса и условий применения в двигателях дизельные топлива должны отвечать следующим требованиям: обладать хорошей прокачиваемостью в широком диапазоне температур и обеспечивать надежную, бесперебойную подачу в камеру сгорания в соответствии с заданными характеристиками; иметь оптимальные воспламеняемость и испаряемость, необходимые для легкого запуска и плавной работы двигателя на различных эксплуатационных режимах; не образовывать отложений в системе питания и камере сгорания; быть устойчивыми к окислению в условиях хранения и транспортирования; не вызывать коррозию деталей двигателя, средств хранения, транспортирования и заправки не только соединениями, входящими в состав топлив, но и в состав продуктов сгорания; не быть токсичными и не вызывать загрязнение окружающей среды; иметь широкую сырьевую базу и отработанные технологии производства, а также быть дешевыми.