Испаряемость бензинів і смесеобразование
Приготування паливної суміші в бензиновому двигуні (з примусовим займанням) може здійснюватися двома різними способами: поза циліндра за допомогою спеціальних пристроїв або безпосередньо в циліндрі шляхом роздільної прямої подачі палива і повітря. Безпосередній впорскування палива в циліндри двигуна має ряд переваг в порівнянні з першим способом, проте має обмежене застосування через складність системи харчування і її високу вартість. Тому більше поширені двигуни із зовнішнім сумішоутворенням. В цьому випадку паливна суміш готується за допомогою карбюратора або шляхом безпосереднього уприскування бензину у впускний патрубок.
У простій карбюраторної системі харчування бензин механічним або електричним насосом подається в камеру поплавця карбюратора, повітряна порожнина якої з'єднана з атмосферою. Поплавковая камера забезпечує постійний рівень бензину за допомогою поплавка, забезпеченого запірної голкою. Під час такту впуску в дифузорі карбюратора створюється розрідження, під дією якого бензин через жиклер засмоктується в змішувальну камеру. Витрата бензину залежить від його рівня в камері поплавця, розмірів жиклера і розрідження в дифузорі. При повороті дросельної заслінки розрідження в дифузорі змінюється, при цьому повного відкриття заслінки відповідає максимальна витрата паливно-повітряної суміші.
Що випливає з розпилювача 5 бензин під дією повітряного потоку розпадається на дрібні краплі і інтенсивно випаровується у впускному патрубку. Частина крапель не встигає випаруватися і потрапляє в циліндри двигуна, де під дією високих температур відбувається їх подальше випаровування. Деяка кількість крапель осідає на стінках впускного патрубка і утворює суцільну рідку плівку. Наприклад, на деяких режимах роботи двигуна, до 20 ... 30% палива, яке витікає з розпилювачів, осідає у вигляді плівки. Під дією повітря плівка рухається до циліндрів, проте швидкість її переміщення в десятки разів менше швидкості паливно-повітряної суміші. При цьому з поверхні плівки випаровуються легкі вуглеводні, які збагачують паливну суміш.
Що випливає з розпилювача 5 бензин під дією повітряного потоку розпадається на дрібні краплі і інтенсивно випаровується у впускному патрубку. Частина крапель не встигає випаруватися і потрапляє в циліндри двигуна, де під дією високих температур відбувається їх подальше випаровування. Деяка кількість крапель осідає на стінках впускного патрубка і утворює суцільну рідку плівку. Наприклад, на деяких режимах роботи двигуна, до 20 ... 30% палива, яке витікає з розпилювачів, осідає у вигляді плівки. Під дією повітря плівка рухається до циліндрів, проте швидкість її переміщення в десятки разів менше швидкості паливно-повітряної суміші. При цьому з поверхні плівки випаровуються легкі вуглеводні, які збагачують паливну суміш.
Мал. 1. Сумішоутворення а найпростішому карбюраторі
Зі збільшенням оборотів двигуна час, що відводиться на смесеобразование, знижується. Наприклад, в сучасних високооборотних двигунах легкових автомобілів час сумішоутворення становить всього 0,01 с. У зв'язку з цим виникають труднощі із забезпеченням повного випаровування палива, його перемішування з повітрям і рівномірного розподілу палива і паливно-повітряної суміші по циліндрах двигуна.
Удосконалення систем зовнішнього сумішоутворення призвело до створення різноманітних конструкцій пристроїв харчування нового типу з уприскуванням бензину через електромагнітні форсунки безпосередньо у впускний патрубок. У порівнянні з карбюраторними двигунами в таких системах харчування забезпечується більша рівномірність розподілу паливної суміші по циліндрах, зменшується опір на впуску і поліпшується наповнення циліндрів, досягається більш гнучка корекція складу суміші при зміні режиму роботи двигуна, створюються передумови для оптимального управління двигуном на всіх режимах із застосуванням мікропроцесорної техніки. В результаті досягається поліпшення паливної економічності на 12 ... 18% у порівнянні з традиційними карбюраторними системами при значному зниженні вмісту ряду шкідливих продуктів у відпрацьованих газах. Тому, незважаючи на більш високу вартість і складність експлуатації, системи харчування з уприскуванням бензину отримують все більше застосування.
При певних розбіжностях розглянутих способів зовнішнього сумішоутворення приготування суміші включає такі загальні стадії, як розпилювання палива, його випаровування і змішання з повітрям до утворення однорідної пароповітряної суміші. Всі ці процеси протікають одночасно, починаючись в карбюраторі (або форсунки уприскування) і закінчуючись в циліндрах двигуна. Тому в обох випадках якість сумішоутворення залежить від таких показників палива, як тиск насичених парів, фракційний склад, теплота випаровування, в'язкість і щільність. У меншій мірі на процес сумішоутворення впливає поверхневий натяг, теплоємність і коефіцієнт дифузії парів палива.
Тиск насичених парів є максимальну концентрацію парів палива в повітрі, при якій встановлюється рівновага між парою і рідиною. Таким чином, чим вище тиск насичених парів, тим більша кількість парової фази міститься в паливно-повітряної суміші, тим легше і швидше пуск двигуна.
Тиск насичених парів бензину пов'язане з його складом і залежить від температури і співвідношення парової і рідкої фаз. Для визначення тиску насичених парів використовують два методи: Рейда (по ГОСТ 1756- 52) і ВАЛЯВСЬКА-Бударова (по ГОСТ 6668-53). У першому випадку реєструється тиск насичених парів бензину в спеціальній бомбу при температурі 38 ° С і співвідношенні рідина - пар, що дорівнює 1: 4. Другий метод полягає у визначенні зміни обсягу пароповітряної суміші при нагріванні бензину до 38 ° С і рівне ставлення обсягів рідкої і парової фаз.
Таким чином, в цілому полегшення фракційного складу бензину сприяє поліпшенню роботи двигуна. Однак при цьому необхідно мати на увазі, що надмірне зниження / ю призводить до випаровування легких фракцій вже в трубопроводах або паливний насос до карбюратора. Утворені бульбашки пара створюють парові пробки, які порушують подачу бензину в карбюратор і ведуть до перебоїв в роботі, а часто навіть повної зупинки двигуна.
При порівнянні процесів сумішоутворення різних палив (наприклад, бензину і спирту) істотну роль грає їх теплота випаровування (пароутворення). Вона являє собою кількість тепла, що витрачається на випаровування одиниці маси палива. Це тепло віднімається від палива і повітря, в результаті чого температура паливно-повітряної суміші знижується, випаровування сповільнюється і якість сумішоутворення погіршується. Теплоти випаровування вуглеводневих палив порівняно невеликі - 290 ... 300 кДж / кг, внаслідок чого зниження температури суміші не перевищує 15 ... 20 ° С.
Мал. 2. Крива розгону бензину
В'язкість і щільність бензину в найбільшій мірі впливають на його витрата через дозуючі жиклери карбюратора або електромагнітної форсунки.
Щільністю називається маса речовини, віднесена до одиниці його обсягу. Бензини мають близькі значення щільності, яка з пониженням температури на кожні 10 ° С зростає приблизно на 1%.
В'язкість характеризує властивості рідини чинити опір течією, т. Е. Переміщенню її шарів під дією зовнішньої сили. Розрізняють динамічну і кінематичну в'язкість. Одиниця динамічної в'язкості є в'язкість такої рідини, в якій два шари з розміром 1 м2, що знаходяться на відстані 1 м, під дією сили в 1 Н рухаються з відносною швидкістю 1 м / с. В системі СІ динамічна в'язкість має розмірність Паскаль-секунда (П-с). Кінематична в'язкість чисельно дорівнює відношенню динамічної в'язкості до щільності.
Динамічну і кінематичну в'язкість визначають в капілярних віскозиметрах шляхом заміру часу витікання рідини певного обсягу через калібрувальний капіляр.
При зниженні температури в'язкість бензину підвищується; наприклад, в зимовий період в порівнянні з літнім приблизно в 1,5 рази. Це веде до зменшення витрати палива. У той же час щільність бензину зростає, що, навпаки, призводить до зростання його витрат. Однак з огляду на те що в'язкість бензину при зниженні температури змінюється більшою мірою, ніж щільність, вона надає переважний вплив на витрату палива. В результаті при зниженні температури з +40 ° С до -40 ° С витрата бензину через жиклер зменшується на 15-20%.
До атегорія: - Автомобільні експлуатаційні матеріали