температура кипения бензина

Температура кипения бензина

Бензин в двигателе ведет себя не так, как любая другая жидкость, бензин – это смесь множества жидкостей. Сгорание и испаряемость бензина происходят не так, как это было бы с водой, или с сжиженным водородом: каждый из множества элементов бензина вступает в реакцию в определенный момент и разбираясь в этих нюансах, можно определить, какой именно бензин нужен автомобилю для его долгой и качественной эксплуатации.

Для обывателя важно знать, как влияет температура кипения бензина и октановое число на его качество и марку. Для разных марок бензина это будут разные показатели.

Октановое число присутствует в названии марки бензина. К примеру название АИ-92 означает, что бензин тестировался исследовательским способом (АИ), который показал октановое число 92. Цифра 92 показывает, насколько бензин устойчив к детонации, или взрыву. За точку отчета — 100, принят изооктан — устойчивый к детонации углеводород; а октановое число показывает, каков процент изооктана в смеси с гептаном, у которого низкие детонационные свойства. По факту октановое число 92 означает, что бензин этой марки устойчив к детонации настолько же, как смесь изооктана и гептана 92:8; Число может быть выше 100, если свойства топлива выше, чем у изооктана.

Температура кипения бензина

Значение имеет кипение бензина в двигателе.

Производители отслеживают температуру начала кипения бензина и точек, перегонки фракции на 10, 50 и 90% объема, а так же температуру конца кипения.

Точка начала кипения и сгорание 10% горючего – это зона ответственности легких фракций. От точки начала кипения зависят пусковые характеристики, испаряемость и вероятность образования паровых пробок в двигателе. Паровые пробки образуются не только за счет легких фракций и свойств тех фракций, которые способны переходить из жидкого в газообразное состояние. Чтобы бензин запускал холодный двигатель, температура кипения первых 10% бензина должна быть не выше 55°С зимой, и 70°С летом. Зимние сорта топлива содержат больше легких фракций, чем летние.

Половина объема бензина кипит при температуре легких фракций. Эти 50% называют рабочей фракцией бензина и от нее зависит продолжительность прогрева, перехода на разные режимы двигателя.

Точки конца кипения и перегонки 90% бензина – показатель тяжелых фракций. При высоких температурах конца кипения тяжелых фракций он распределяется по двигателю неравномерно а часть тяжелых фракций бензина просто не успевает сгореть и конденсируется на стенках цилиндра, смывая с них масло, образуя нагар и отложения, снижается срок эксплуатации цилиндров и поршневых колец. Далее эти остатки сползают в картер и смывают масляную пленку, разжижают масло снижая его вязкость и смазывающие свойства. Из-за этого также увеличивается расход бензина, снижается экономичность двигателя и ресурс работы. Самая низкая оптимальная температура распределения бензиновой смеси по цилиндрам двигателя, составляет 110-115°С. Такой показатель требуется в авиации, для автомобилей госстандарт конца выкипания бензина – 180°С.

Снижение температуры конца кипения и перегонки 90% повышает качество бензина, но снижает ресурс, чем она ниже, тем выше детонационная стойкость и склонность к конденсации, и ниже химическая стойкость и больше вероятность, что при длительном хранения и использовании, бензин поменяет свои свойства. Температуру кипения 90% топлива называют точкой росы.

Температура испарения бензина

Какая температура нужна, чтобы превратить бензин в пар.

Процесс испарения бензина начинается, когда теплее 30°С, для тяжелых он фракций достигает 205°С. Бензин смешиваясь с воздухом попадает в камеру сгорания, запуская двигатель. Чем холоднее на улице, тем больше энергии необходимо на испарение бензина, намного сложнее запустить двигатель. Поэтому зимние сорта бензина содержат больше фракций, легко испаряющихся при низких температурах.

Современные двигатели внутреннего сгорания (ДВС) имеют систему прямого впрыска и температура испарения бензина становится не так важна, но все же только она определяет, как быстро и равномерно бензиновые пары будут смешиваться с воздухом в цилиндрах и как эффективно будет работать мотор. Данную величину занижают с помощью присадок и повышением доли высоких фракций.

Большое значение имеет факт сохранения свойств бензина, как долго во время хранения и транспортировки его химический состав сохранится неизменным. Если в бензин добавить сжиженный газ, он превратиться в пар при более низкой температуре до момента, как будет израсходован бак. На практике бывает, что даже только что купленный бензин имеет свойства ниже марочных. Такое возможно, если продавец к топливу, с истекшим сроком хранения, добавил пропан или метан, (поэтому на заправках так сильно попахивает газом).

Температура вспышки бензина

Испарения бензина могут вспыхнуть при наличии открытого огня. Это случается, при концентрации бензиновых паров 70-120 грамм на куб. В момент детонации скорость воспламенения паров бензина в тысячу раз выше, чем обычно, и это приводит к постепенному разрушению цилиндро-поршневой группы двигателя и чем выше октановое число бензина, тем выше будет температура вспышки, поэтому в бензин для его стабилизации добавляют присадки и изменяют фракционный состав.

Температура горения бензина

Температура горения бензина не зависит от октанового числа: оно влияет только на стойкость детонации. У автомобильных бензинов А-72, А-76, АИ-92, АИ-95 фракционный состав и характеристики кипения, испаряемости и горения похожи. Современные бензины с высоким октановым числом менее экологически безопасны, чем устаревшие, так как них добавляют множество присадок, то же тетраэтилсвинец, который ядовит и разрушает каталитический нейтрализатор автомобиля.

Сгорание бензина зависит от того, где он горит. В двигателе бензин горит в среднем при температуре 900-1100 градусов, но может гореть и при более низких температурах. Температура горения бензина зависит от давления в цилиндрах. На воздухе бензин горит при температурах – 800-900 градусов.

способ воспламенения топлива в двигателях внутреннего сгорания и устройство для его осуществления

Температура испарения бензина

Температура испарения – это тот тепловой порог, при котором начинается самопроизвольное перемешивание бензина с воздухом. Эта величина не может быть однозначно определена одной цифрой, так как зависит от большого количества факторов:

• базовый состав и пакет присадок – наиболее весомый фактор, который регулируется при производстве в зависимости от условий эксплуатации ДВС (климата, системы питания, степени сжатия в цилиндрах и т. д.);
• атмосферное давление – с повышением давления температура испарения незначительно снижается;
• способ исследования этой величины.

Для бензина температура испарения играет особую роль. Ведь именно на принципе испарения построена работа карбюраторных систем питания. Если бензин перестанет испаряться – он не сможет смешаться с воздухом и попасть в камеру сгорания. В современных авто с прямым впрыском эта характеристика стала менее актуальной. Однако после впрыска форсункой топлива в цилиндр именно испаряемость определяет, насколько быстро и равномерно туман из мелких капель перемешается с воздухом. А от этого зависит эффективность работы мотора (его мощность и удельный расход топлива).

В среднем температура испаряемости бензина находится в пределах от 40 до 50°C. В южных регионах эта величина часто бывает выше. Её не контролируют искусственно, так как в этом нет нужды. Для северных районов наоборот, её занижают. Обычно это делается не за счёт присадок, а за счёт формирования базового бензина из наиболее лёгких и летучих фракций.

Неправильное давление или впрыск топлива

Низкая компрессия

В дизельном двигателе необходимая температура воспламенения достигается за счет сжатия воздуха в цилиндре. Когда давление в цилиндре низкое, температура сжатого воздуха также остается низкой. Иными словами, требуется больше времени, чтобы топливовоздушная смесь достигла температуры воспламенения.

Низкая компрессия вызывает увеличение периода задержки воспламенения. Смесь топлива с воздухом рано или поздно воспламенится, но количество топлива в этом случае будет больше нормального. Одновременно воспламенится большое количество топлива, что вызовет чрезмерный и быстрый рост давления и температуры в камере сгорания. Такое резкое увеличение давления вызывает ударную воздушную волну, действующую на днище поршня и стенки цилиндра. Действие ударной волны вызывает «металлический» звук, также называемый дизельным стуком.

Еще более низкое давление может также вызывать белый дым. Когда давление в цилиндре очень низкое, самовоспламенение не происходит до достижения ВМТ. Т.к. поршень уже идет вниз, температура падает и пламя не успевает распространиться в период распространения пламени. Испарение топлива продолжается в периодах прямого горения и догорания. Несгоревшее топливо выбрасывается из цилиндра в конце периода догорания. Именно поэтому виден белый дым.

Ранний впрыск

Если горючее впрыскивается слишком рано, также возникает характерный дизельный стук. Слишком ранний впрыск означает, что топливо впрыскивается в камеру сгорания тогда, когда температура воздуха еще не достигла нужного уровня. Капли солярки не испаряются также быстро, как в случае нормального горения и требуется больше времени, чтобы горючее воспламенилось. Это приводит к увеличению периода задержки воспламенения. Когда же топливо воспламеняется, одновременно загорается сразу большое его количество. Это и вызывает дизельный стук, который мы слышим.

Поздний впрыск

Белый дым может также быть вызван поздним впрыском. Давление и температура в камере сгорания достигает нужного уровня, но поздний впрыск не оставляет достаточного времени топливу, чтобы испариться. Воспламенение топлива происходит уже после ВМТ. Т.к. давление и температура в камере сгорания начинают немедленно падать, пламя не успевает распространиться по всей камере сгорания и период распространения пламени и горения, вскоре, прекращаются. Испарение продолжается и несгоревшее топливо выбрасывается из цилиндра. В результате мы видим белый дым из выхлопной трубы.

Низкое давление топлива

Дизельный стук может быть вызван, также, низким давлением впрыска. Если топливо впрыскивается при нормальном давлении, то оно распространяется нормально. Но, если давления впрыска низкое – горючее не распыляется нормально и величина капель топлива больше, чем надо. Большие капли не могут нормально испаряться и требуется больше времени, чтобы топливовоздушная смесь воспламенялась. Это вызывает увеличение периода задержки воспламенения. При воспламенении загорается сразу большое количество топлива, что вызывает дизельный стук.

Большой объем впрыска

И, наконец, давайте разберемся, почему может появиться черный дым, если количество впрыскиваемого горючего больше нормального. Если в камеру сгорания впрыскивается нормальное количество топлива, его капли полностью перемешиваются с воздухом и топливо сгорает до конца. Но, если количество впрыскиваемого горючего больше нормального, то, т.к. в камере находится ограниченное количество кислорода, кислород полностью выгорает в период прямого горения. Оставшееся топливо не может перемешаться с кислородом из-за его отсутствия и превращается в углерод, который и вызывает черный дым.

Источник: Diesel-line.com.ua — дизельная топливная аппаратура

Температура кипения бензина

Температура кипения бензина – также интересная величина. Сегодня мало кто из молодых водителей знает, что в своё время при жарком климате закипевший в топливопроводе или карбюраторе бензин мог обездвижить авто. Это явление просто создавало пробки в системе. Лёгкие фракции чрезмерно разогревались и начинали отделяться от более тяжёлых в виде пузырьков горючего газа. Автомобиль остывал, газы становились снова жидкостью – и можно было продолжать путь.

Сегодня бензин, реализуемый на АЗС, закипит (с очевидным бурлением с выделением газа) примерно при +80 °C с разбежкой в +-30% в зависимости от конкретного состава того или иного топлива.

Температура вспышки бензина

Температура вспышки бензина – это такой тепловой порог, при котором свободно отделяющиеся, более лёгкие фракции бензина воспламеняются от источника открытого пламени при нахождении этого источника непосредственно над исследуемым образцом.

На практике температуру вспышки определяют методом нагрева в открытом тигле.

В небольшую открытую ёмкость наливают исследуемое топливо. Далее его медленно разогревают без привлечения открытого пламени (например, на электроплите). Параллельно контролируется температура в режиме реального времени. Каждый раз при повышении температуры бензина на 1°C на небольшой высоте над его поверхностью (так, чтобы открытое пламя не соприкасалось с бензином) проводят источником пламени. В тот момент, когда появится огонь, и фиксируют температуру вспышки.

Проще говоря, температура вспышки отмечает тот порог, при котором концентрация в воздухе свободно испаряющегося бензина достигает величины, достаточной для воспламенения под воздействием открытого источника огня.

Температура горения бензина

Этот параметр определяет, какую максимальную температуру создаёт горящий бензин. И здесь также вы не найдёте однозначной информации, отвечающей на этот вопрос одной цифрой.

Как ни странно, но именно для температуры горения главную роль играют условия протекания процесса, а не состав топлива. Если посмотреть на теплотворную способность различных бензинов, то разницы межу АИ-92 и АИ-100 вы не увидите. На самом деле октановое число определяет исключительно стойкость топлива к появлению детонационных процессов. И на качество самого топлива, а уж тем более на температуру его горения, не влияет никак. Кстати, зачастую простые бензины, такие как вышедшие из оборота АИ-76 и АИ-80, более чистые и безопасные для человека, чем тот же AИ-98, модифицированный внушительным пакетом присадок.

В двигателе температура горения бензина находится в пределах от 900 до 1100°C. Это в среднем, при пропорции воздуха и топлива, близкой к стехиометрическому соотношению. Реальная температура горения может как опускаться ниже (например, активация клапана ЕГР несколько снижает тепловую нагрузку на цилиндры), так и повышаться при определённых условиях.

На температуру горения в значительной мере влияет и степень сжатия. Чем она выше, тем горячее в цилиндрах.

Открытым пламенем бензин горит при более низких температурах. Приблизительно, около 800-900 °C.

Рисунки к патенту РФ 2535185

Изобретение относится к области двигателестроения и предназначено для воспламенения топлива в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) любой известной конструкции, преимущественно в двигателях поршневых и роторно-поршневых, с непосредственным впрыском топлива.

Известен способ воспламенения топлива в двигателе внутреннего сгорания принудительный, со сторонним источником воспламенения, где воспламенение топлива в камере сгорания двигателя в основном осуществляют электрической искрой, образовывающейся на электродах свечи зажигания. Двигатели с принудительным способом воспламенения в основном работают на легких видах топлива.

Одними из основных недостатков принудительного способа воспламенения в ДВС есть невысокая надежность воспламенения бедных горючих смесей, следствием чего является невысокая экономичность данных двигателей. В двигателях с принудительным способом воспламенения степень сжатия в камере сгорания двигателя, ограничивается способностью топливовоздушной смеси к детонационному сгоранию (Автомобиль. Под ред. И.П.Плеханов, Просвещение, 1979, с.40).

Известен также способ воспламенения топлива в двигателе внутреннего сгорания от сжатия, где источником воспламенения топлива является нагретый быстрым сжатием заряд воздуха, от нагрева которого впрыскиваемое через форсунку в такте сжатия топливо, нагреваясь, самовоспламеняется. Такие двигатели широко известны как дизельные. Для воспламенения топлива в дизельном двигателе необходимо, чтобы температура сжатого заряда воздуха в камере сгорания двигателя была выше температуры самовоспламенения топлива, впрыскиваемого в конце такта сжатия, что необходимо для обеспечения запаса тепла для нагрева этого топлива до температуры его самовоспламенения. Поэтому дизельные двигатели работают с большими степенями сжатия (14-22), обеспечивающими высокую температуру сжатого заряда воздуха 873-923 К (600-650°С). (Тракторы, автомобили, двигатели, под ред. проф. Г.П.Лызо. М.: Высшая школа. 1968 г., с.34).

Одним из основных недостатков способа воспламенения топлива в ДВС от сжатия является задержка воспламенения, которая возникает в связи с процессом нагрева топлива до температуры его самовоспламенения от сжатого заряда воздуха в камере сгорания двигателя. В период задержки воспламенения в камеру сгорания двигателя через форсунку поступает топливо, которое, испаряясь и смешиваясь сжатым зарядом воздуха, образовывает топливовоздушную смесь. Данная смесь, достигнув температуры самовоспламенения, взрывообразно самовоспламеняется, в результате чего происходит процесс взрывообразного объемного горения, с резким нарастанием давления в камере сгорания, создающий жесткую работу двигателя в целом.

Для обеспечения более мягкой работы дизельного ДВС необходимо, чтобы при сгорании топлива давление в цилиндрах двигателя нарастало плавно, что возможно при воспламенении топлива сразу после поступления в цилиндры первых его частиц. (Автомобиль. Под ред. И.П.Плеханов, Просвещение, 1979, с.58). В связи с резким нарастанием давления и жесткой работой дизельного двигателя его детали приходится конструктивно делать с большим запасом прочности, что в свою очередь ведет к увеличению удельной и литровой массы двигателя в целом. В процессе взрывообразного объемного горения образовывается наибольшее количество токсичных компонентов выхлопных газов двигателя NOx (Теоретическое и экспериментальное обоснование способа улучшения экономических показателей и топливной экономичности автомобильных двигателей. Корнилов Г.С., диссертация ДТН, МТУ, (МАМИ), Москва, 2005, с.34). Дизельный двигатель в основном работает только на топливах с определенным цетановым числом. Воспламенение топлива от сжатия ограничивается предельной низшей степенью сжатия заряда воздуха, где температура сжатого заряда воздуха недостаточна для нагрева топлива до температуры его самовоспламенения (Автомобиль. Под ред. И.П.Плеханов, Просвещение, 1979, с.58).

Технической задачей предлагаемого изобретения является создание способа воспламенения, в котором решающим критерием топлива будет не октановое или цетановое число, а его теплосодержание. Процесс воспламенения топлива в камере сгорания двигателя не ограничивался бы предельной степенью сжатия. При этом увеличить литровую мощность ДВС, его экономичность, снизить токсичность выхлопных газов, удельную и литровую массу, уровень вибрации и шума двигателя в целом.

Указанная цель достигается за счет управляемого предварительного нагрева топлива (теплового воздействия на топливо), поступающего в камеру сгорания двигателя в такте сжатия до температуры, обеспечивающей его самовоспламенение, в камере сгорания двигателя, при любой температуре и степени сжатия заряда воздуха, любого углеводородного топлива, способного самовоспламеняться, что обеспечивает инвариантность работы двигателя на любых видах топлива.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что топливо, поступающее в камеру сгорания двигателя в такте сжатия, самовоспламеняется от управляемого предварительного его нагрева. Управляемый предварительный нагрев топлива является средством предварительной подготовки топлива, что возбуждает молекулы и атомы углеводородного топлива к самовоспламенению в камере сгорания двигателя при любой температуре и степени сжатия, любого фракционного состава углеводородного топлива, обеспечивая этим инвариантность работы двигателя на различных видах топлива.

Применение высоких температур нагрева топлива является средством предварительной подготовки топлива за счет процессов распада наименее термически стабильных молекул и тепловой активации наиболее термически стабильных углеводородов к реакции окисления (Химизм предпламенных процессов в двигателях. Гаврилов Б.Г. Изд. Ленинградского университета, 1970, с.135).

Управляемым предварительным нагревом топлива устраняют в камере сгорания двигателя процесс нагрева топлива до температуры его самовоспламенение от сжатого заряда воздуха. В результате этого сокращается количество паров топлива, образующихся в период задержки воспламенения, и сам период задержки воспламенения, что минимизирует процесс объемного, взрывообразного горения, образование канцерогенов в продуктах сгорания, нормализует скорость нарастание давления в камере сгорания двигателя и дает возможность уменьшить литровую и удельную массу двигателя в целом.

Схема устройства, реализующего предлагаемый способ воспламенения в двигателе внутреннего сгорания, изображена на чертеже, где обозначено:

1 — топливный насос высокого давления; 2 — форсунка; 3 — камера сгорания; 4 — топливопровод высокого давления; 5 — теплообменник; 6 — подогреватель топлива; 7 — впускной канал; 8 — выпускной канал; 9 — датчик контроля температуры нагрева топлива; 10 — датчик контроля температуры нагрева топлива в теплообменнике; 11 — блок управления предварительным нагревом топлива (микропроцессор).

Управляемый предварительный нагрев топлива может осуществляться устройствами любой известной конструкции. В качестве образца управляемый предварительный нагрев топлива осуществляют при помощи подогревателя топлива 6, состоящего из теплообменника 5, топливопровода высокого давления 4 и форсунки 2, где управляемый предварительный нагрев топлива осуществляют джоулевым теплом. Теплообменник 5 данного подогревателя устанавливают в выпускном канале двигателя 8, в котором нагрев топлива при работе двигателя осуществляют джоулевым теплом и тепловой энергией выхлопных газов, этим увеличивают коэффициент использования тепловой энергии топлива за счет использования энергии выхлопных газов и уменьшают потребление электроэнергии от системы электропитания двигателя для данного нагрева топлива.

Предлагаемый способ воспламенения может быть осуществлен в ДВС любой известной конструкции, преимущественно в двигателях поршневых и роторно-поршневых с непосредственным впрыском топлива, снабженных устройством управляемого предварительного нагрева топлива и аппаратуры (системы), подающей топливо в камеру сгорания двигателя.

Предлагаемый способ воспламенения осуществляют следующим образом. В конце такта сжатия топливным насосом высокого давления 1 по топливопроводу высокого давления 4 через форсунку 2 в камеру сгорания 3 подают топливо, которое предварительно нагревают в подогревателе топлива 6 до температуры, обеспечивающей его самовоспламенение в камере сгорания двигателя при любой температуре и степени сжатия заряда воздуха. Топливо, поступая через форсунку 2 в камеру сгорания 3, смешиваясь в ней сжатым зарядом воздуха, самовоспламенится от собственной температуры управляемого предварительного нагрева без дополнительного нагрева от сжатого заряда воздуха. В результате этого воспламенение топлива произойдет сразу же после поступления в камеру сгорания первых его частиц, практически без задержки воспламенения. Этим минимизируют процесс накопления паров топлива, от количества которых напрямую зависит величина взрывообразного объемного горения, нарастание давления и образование канцерогенов в продуктах сгорания топлива. В результате этого уменьшится процесс взрывообразного объемного горения и нормализуется скорость нарастания давления в камере сгорания, что дает возможность уменьшить литровую и удельную массу двигателя в целом.

Осуществление рабочих тактов в ДВС с воспламенением топлива от управляемого предварительного его нагрева (с тепловым воспламенение) происходит аналогично известным ДВС, четырехтактном, двухтактном, роторно-поршневом или любом другом двигателе внутреннего сгорания известной конструкции.

Инвариантность работы двигателя на различных видах топлива осуществляется за счет управляемого предварительного нагрева топлива до температуры, обеспечивающей его самовоспламенение. Управляемый предварительный нагрев топлива является средством предварительной подготовки топлива, что возбуждает молекулы и атомы углеводородного топлива к самовоспламенению в камере сгорания двигателя при любой степени сжатия и любом фракционном составе топлива. Управляемый предварительный нагрев топлива является средством предварительной подготовки топлива за счет процессов распада наименее термически стабильных молекул и тепловой активации наиболее термически стабильных углеводородов к реакции окисления. Благодаря этому воспламенения топлива в ДВС от управляемого предварительного его нагрева осуществится при любой температуре и степени сжатия заряда воздуха.

В двигателе, где в конце такта сжатия из-за малой степени сжатия заряда воздуха температура сжатого заряда воздуха будет ниже температуры, необходимой для обеспечения самовоспламенения топлива, данный заряд воздуха нагревают до нужной температуры от топлива, поступающего через форсунку 2, которое в свою очередь нагревают с расчетом необходимого запаса тепла для нагрева данного воздуха до температуры, обеспечивающей процесс самовоспламенения в камере сгорания двигателя.

Контроль и управление предварительным нагревом топлива осуществляют устройствами любой известной конструкции. В качестве образца при помощи датчика контроля нагрева топлива 9, установленного в полости распылителя форсунки 2, датчика контроля температуры нагрева топлива в теплообменнике 10 и блока управления предварительным нагревом топлива (микропроцессора) 11.

Управляемый предварительный нагрев топлива осуществляют любым известным способом. В качестве образца управляемый предварительный нагрев топлива осуществляют после насоса высокого давления, чем обеспечивают номинальную вязкость топлива в плунжерной паре и отсечном клапане топливного насоса высокого давления, обеспечивая этим номинальную работу топливного насоса высокого давления и всей топливной аппаратуры в целом.

Теплообменник 5 конструктивно рассчитывают так, чтобы номинальная температура нагрева топлива в теплообменнике достигалась только при максимальной мощности двигателя, чем обеспечивают номинальные условия управления предварительного нагрева топлива.

Промышленная применимость заявленного изобретения подтверждается тем, что предлагаемый способ воспламенения и устройство для его осуществления могут быть осуществлены с помощью известных в технике средств. Двигатель с устройством предлагаемого способа воспламенения от управляемого предварительного нагрева топлива (двигатель с тепловым способом воспламенением) конструктивно мало отличается от массово выпускаемых ДВС. В двигателе в основном изменен только способ воспламенения топлива, поэтому при минимальных конструктивных доработках, связанных с установкой устройства для осуществления управляемого предварительного нагрева топлива и его подачи в камеру сгорания двигателя, способ воспламенения топлива от управляемого предварительного его нагрева (тепловой способ воспламенения) может быть применен во всех ДВС, с любой степенью сжатия заряда воздуха, с использованием любых углеводородных топлив, способных самовоспламенятся при данном способе воспламенения.

Процесс сгорания бензина

Сгорание топлива

это реакция быстрого окисления углеводородов кислородом. При этом образуется вспышка, молекулярные связи разрываются, накопившаяся энергия выделяется в виде теплоты. При сгорании 1кг топлива выделяется следующее количество теплоты (Дж/кг): бензин – 44·10 6 , дизельное топливо – 42·10 6 , метан – 33,8·10 6 .

Конечная реакция сгорания водорода и углерода в результате окисления кислородом протекает так:

– сложный процесс. Факел горящих углеводородов напоминает своеобразный организм, живущий до тех пор, пока в его огненной оболочке, в которую поступает газифицированное топливо и кислород воздуха, происходит правильный обмен веществ. Даже простейшие газообразные (метан, этилен, пары бензина) сами по себе не «горючи», пока не будут преобразованы до простейших составляющих в виде молекул СО и Н2. При окислении (горении) углеводородная молекула «опускается» на более низкие энергетические уровни и достигает нулевого уровня, когда полностью разваливается на углекислый газ СО2 и воду Н2О.

Очаг горения –

совокупность трех потоков: теплового (энергетического) и двух материальных – окислителя О2 и топлива.

– реакция взаимодействия молекул углеводородного топлива с молекулами кислорода. Если температура воздуха достигает требуемого значения, то окисление переходит в процесс горения.

В жидком топливе имеют место легкие, средние и тяжелые молекулы. В процессе распыливания топлива легкие фракции уже являются газифицированными и в окружении кислорода воздуха под действием температуры электрической искры (10000 0 С) воспламеняются, образуя начальную зону пламени (бензиновые двигатели). Далее действует принцип цепной реакции. Под влиянием температуры более тяжелые молекулы испаряются, прогреваются, расщепляются на более мелкие (газифицируются) и в упрощенном газообразном состоянии вступают в процесс горения.

У дизеля топливо должно самостоятельно воспламеняться при нагреве его в кислороде воздуха до температуры самовоспламенения 250 – 300 0 С. Для надежного пуска и работы дизеля температура в конце такта сжатия должна быть не менее 500 … 600 0 С.

Теоретическое количество воздуха, необходимое для сгорания 1кг бензина, определяют из выражения

0 = 1/0,23(8C/3 + 8H) = 1/0,23(8·0,855/3 + 8·0,145) ≈ 15 кг. (3.2)

В воздухе 23 % O2; 1кг бензина содержит 0,855 кг С и 0,145 кг Н.

Коэффициент избытка воздуха – это отношение действительно поступившего количества воздуха в цилиндр к теоретически необходимому:

Если α

> 1, смесь бедная;
α
Используя формулу Менделеева — Клапейрона PV = mPT

, можно определить массу воздуха, поступившего в цилиндр, и требуемое количество топлива.

Процесс сгорания в координатах Р – φ

изображен на рис. 3.1 (
φ
– угол поворота коленчатого вала). Примерно за 20 … 30 градусов до ВМТ подаётся искра (10 000 0 С), горючая смесь воспламеняется, кривая сгорания отделяется от кривой сжатия. У двигателя с искровым зажиганием процесс сгорания можно условно разбить на три фазы: 1 –
начальный период горения
(сгорает 6 … 8 % топлива от начала подачи искры до начала сгорания топлива и повышения давления); 2 –
основная фаза горения
(80 % топлива); 3 –
догорание
.

При нормальном процессе сгорания воспламенение свежих порций рабочей смеси и перемешивание фронта пламени по камере сгорания происходит вследствие передачи тепла под действием теплопроводности и лучеиспускания.

По анализу изменения давления во второй фазе сгорания судят о жесткости процесса сгорания (скорости повышения давления). Двигатель дожен работать мягко, без стуков с плавным повышением давления.

Для бензиновых ДВС жёсткость процесса сгорания (С =ΔР/Δφ,

МПа/градус)
С
= 0,1…0,2 МПа/градус. Жесткость сгорания – это приращение давления на один градус поворота коленчатого вала двигателя.

Нормальный процесс сгорания протекает со скоростью 20 … 50 м/с. В процессе детонации скорость сгорания достигает 2 … 3 тыс. м/с. На осциллограмме процесс сгорания (в зоне третьей фазы) наблюдается в виде затухающих острых пиков. Частота вибрации давления равна частоте слышимых стуков. Звонкие металлические стуки являются результатом отражения ударных волн от стенок камеры сгорания.

На детонационное сгорание топлива влияют:

1. Степень сжатия (повышение степени сжатия ускоряет детонацию).

2. Угол опережения зажигания.

3. Сорт топлива (октановое число меньше, детонация больше).

4. Частота вращения коленчатого вала.

Причиной детонации является образование перекисей. Кислород при высокой температуре внедряется в углеводородную молекулу топлива, повышая её способность к самовоспламенению. Детонационному (взрывному) сгоранию подвергается та часть горючей смеси, которая должна сгореть в последнюю очередь. Перекиси накапливаются в несгоревшей части рабочей смеси и при достижении критической концентрации распадаются со взрывом и выделением большого количества тепла, активизируя всю рабочую смесь.

В современных автомобилях в блоке цилиндров установлен датчик детонации. При появлении детонациисигнал с датчика передается на бортовой компьютер, который при помощи исполнительного механизма уменьшает угол опережения зажигания и снижает детонацию.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения:
Только сон приблежает студента к концу лекции. А чужой храп его отдаляет.
8885 — | 7570 — или читать все.

188.163.66.1 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock! и обновите страницу (F5)

Детонация — двигатель

Статьи с этой странички можно копировать и размещать на подходящих площадках Интернета при условии обязательного указания автора и простановки ссылки на сайт — источник.

статья доработана 23 января 13 года

СТАТЬЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИЛ ДЕТОНАЦИИ В РАБОТЕ СОВЕРШЕННОГО РОТОРНОГО ДВИГАТЕЛЯ Как создать детонационный двигатель?

Процесс детонации при горении Рабочей Смеси в двигателях автомобилей и двигателях всякой другой силовой техники все специалисты упоминают лишь в негативном смысле. Стрекочущий металлический стук в двигателе, особенно при использовании плохого бензина с малым октановым числом, который предваряет грядущую вскоре поломку двигателя и надвигающийся капремонт мотора – всё это и ассоциируется с весьма негативным термином «детонация». Наиболее подвержены детонации сверхфосированные спортивные двигатели, или подвергнутые тюнингу с целью повышения мощности серийные двигатели, для которых во избежание последней приходится применять специальные и очень дорогие типы бензинов с высоким октановым числом – до 120 единиц. Однако есть возможность, при которой использование процесса детонации бензино-воздушной смеси, может привести к конструированию предельно эффективного двигателя внутреннего сгорания. Причем подобной сверх эффективности нельзя будет добиться никаким супер — тюнингом или форсированием традиционного поршневого двигателя. И детонация из врага двигателя превратиться в крепкого помощника и надежного союзника, который будет трудиться на благо мотору. * * * Прежде всего разберемся — а что такое по своей сути есть процесс детонации. В двигателе сжатая топливо — воздушная смесь имеет возможность сгорать в двух режимах, которые отличаются интенсивностью горения и скоростью этого процесса: А) нормальное горение — фронт горения имеет скорость 20-40 м/сек.; Б) взрывное (детонационное) сгорание — скорость около 2000 м/сек.; При этом температура газов горения резко повышается — до 3500 — 4000 градусов Цельсия, против 2500 при обычном медленном типе горения. Детонационное сгорание (или просто — детонация) называется так потому, что его характер резко отличается от процесса нормального, медленного и постепенного горения рабочей смеси. В нормальном процессе горения фронт пламени от искры свечи – распространяется по увеличивающемуся кругу последовательно и поступательно от этого центра поджига.

В процессе же детонации первоначальное горение от искры свечи, быстро переходит в объемный взрыв по всей толще сжатой рабочей смеси. При сгорании первой порции рабочей смеси – слоя вокруг искры свечи — сразу резко поднимается давление и температура в областях камеры сгорания еще не подверженных горению. Если углеводороды несгоревшей части топлива обладают недостаточной стойкостью к окислению присутствующим в рабочей смеси кислородом воздуха, начинается интенсивное разложение очень сильно сжатых паров бензина на так называемые перекиси (накапливание перекисных соединений), а затем их взрывной распад. При высокой концентрации перекисных соединений происходит объемный взрыв, за счет их мгновенного самовоспламенения по всей толще этого объема. Самовоспламенение части рабочей смеси перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части топлива по всей его толще, к так называемому детонационному сгоранию.

Экспериментальным путем установлено, что при степени сжатия в 8,5 крат, когда давление сжатой Рабочей Смеси достигает 18-20 атмосфер, при использовании 92 бензина, детонационно сгоранет от 3 до 5% паров топлива. Что считается предельно приемлемым показателем. При достижении давлений сжатия в 34 атмосфер (степерь сжатия 22-23), то Рабочая Смесь из паров 92 бензина с воздухом будет на 100% сгорать детонационно — в режиме объемного взрыва.Во время детонации в сильно сжатой и перегретой рабочей смеси происходят сложные процессы, во время которых происходят различные химические превращения углеводородов топлива в более простые элементы с выделением молекул свободного кислорода и образуются разные виды чередующегося пламени. (Соколик А.С., Сгорание в транспортных поршневых двигателях. Изд. АН СССР, 1951, стр. 37.) Именно наблюдение таких процессов в случае детонации рождают мнения специалистов, которые указывают, что КПД перевода потенциальной энергии химических связей во внутреннюю энергию температуры горячих газов и потенциальную энергию высокого давления при детонационном горении (взрыве) – гораздо выше, чем при нормальном (медленном) горении. Т.е. взрывное (детонационное) горение дает ЗАМЕТНО БОЛЬШЕ ЭНЕРГИИ тепла и давления горячих газов, чем медленное горение. Вот как процессы взрывного горения описываются в диссертации Головастова С. В. «Управление процессами воспламенения и детонации в газовых средах» на соискание звания кандидата физико-математических наук . [Место защиты: Объединенныйинститут высоких температур РАН].- Москва, 2008.: «При детонации газов термодинамическая эффективность сжигания заметно повышается, так как степень сжатия увеличивается в 20-30 раз, а время выделения энергии составляет 10’6-10″5 микросекунд. Преимущества детонационного сжигания топлива подробно описаны в [3]. Помимо термодинамической эффективности сжигания продукты детонации имеют еще и значительную кинетическую энергию, что дополнительно увеличивает полную эффективность сжигания».В стандартных поршневых двигателях ударные волны повышенного давления детонации «сбивают» пленку масла со стенок цилиндра (поршень начинает «драть» по цилиндру), повышают температуру двигателя и приводят к его перегреву, приводят к повышенной нагрузке на шарнирные сочленения кривошипно – шатунного механизма (КШМ) двигателя и пр. В некоторых случаях давление взрывным образом нарастает еще до минования поршнем ВМТ, а это приводит к резкой потере мощности и огромным перегрузкам на весь КШМ, так как первый импульс давления рабочих газов начинает крутить коленвал «в обратную сторону». Поэтому поршневые двигатели быстро выходят из строя и разрушаются от титанических сил детонационных процессов. Особенно это видно на примере «пережатых» моторов, которые были подвергнуты тюнингу под спортивные задачи, например — в стандартном двигателе при тюнинге была критически повышена степень сжатия для достижения высоких мощностных показателей в соревнованиях по стрит-рейсингу. Так же повышенная температура — до 4000 градусов- приводит к быстрому прогоранию поршней и потере упругих свойств поршневых колец, а так же быстрому обугливанию масла на стенках цилиндра.

Если бы удалось использовать могучую энергию и высокий КПД детонационного режима сгорания топлива, то появился бы двигатель внутреннего сгорания, который бы значительно превысил нынешний уровень КПД современных поршневых двигателей, а удельная мощность (отношение веса двигателя к его мощности) в два раза бы превзошла современных лидеров этого показателя – газовые турбины с их 6 кВт на 1 кг веса. Если немного удариться в технологические фантазии, то можно было бы представить автомобильный или подвесной лодочный двигатель, который бы при весе в 12-15 килограммов имел мощность в 150 кВт (почти 200 л.с.) и расходовал 1,5 – 2 литра низкооктанового бензина на 100 км. Т.е расход топлива такого двигателя составлял бы 60-80 граммов топлива в час на одну лошадиную силу. При том, что сейчас в лучших по экономичности дизелях расход состаялет 160-170 граммов. Однако детонационное сгорание на нынешнем уровне развития техники в области двигателестроения не применяется ввиду несовершенства конструкции всех нынешних типов ДВС. Ни наиболее распространенные поршневые двигатели, даже в варианте их тюнинга или в спортивных версиях, ни циклоидные двигатели Ванкеля (роторные с планетарным вращением ротора), ни газовые турбины не могут использовать этот сверхмощный и сверхэффективный процесс.

Единственный образец техники, который применяет и с пользой эксплуатирует такой принцип — это строительные машины типа «копр» (привод-двигатель для забивания свай: «дизель-молот»). В копрах энергия мощного взрыва рабочей смеси (из-за огромного сжатия от сильнейшего удара двухтонным молотом) подбрасывает на десяток метров обратно вверх этот тяжелый рабочий молот весом в две тонны. Заметьте — в таком привод-двигателе даже солярка сгорает в режиме детонации. А еще энергия взрыва вполне эффективно применяется во всех типах стрелкового и артиллерийского вооружения. Вполне склонен к мгновенным взрывам на принципе детонации дымный порох, что и используется в военном деле последние 600 лет.

Но вот все существующие сегодня разновидности двигателей внутреннего сгорания не приспособлены для применения детонационного типа сгорания и использования огромных энергий этого процесса. И это не удивительно, ведь поршневая расширительная машина перешла в ДВС-ы «по наследству» от паровых двигателей, где взрывные процессы в рабочем пространстве пары «поршень – цилиндр» были невозможны в принципе и не рассматривались как подходящий рабочий процесс.

Вот поэтому в современных поршневых двигателях с их кривошипно-шатунными механизмами, да и в газовых турбинах, с их открытыми практически свободно в атмосферу камерами сгорания, использовать энергию детонационного взрыва либо крайне затруднительно, либо вообще- невозможно.

ПРЕДПОСЫЛКИ И ПРИНЦИПЫ СОЗДАНИЯ ДЕТОНАЦИОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Для того чтобы получить эффективно действующий двигатель внутреннего (или внешнего) сгорания, использующий детонационное сгорание топлива, и который превосходит самые форсированные и подвергнутые супер-тюнингу традиционные поршневые двигатели, нужно в подобном двигателе соблюсти несколько важных условий. — А) камера сгорания должна не иметь движущихся частей, которые еще и нуждаются в смазке, и камера сгорания желательно не должна иметь потребности в охлаждении; — Б) камера сгорания должна не некоторое время запираться, чтобы создавать замкнутый объем, в котором в условиях резко нарастающего давления и повышающейся температуры (изохорный процесс), могли полностью на все 100% сгорать пары топлива, даже при рабочей смеси очень бедного состава (мало паров бензина – много воздуха); — В) главный рабочий орган двигателя должен двигаться очень быстро и легко – без необходимости осуществления чередующихся циклов «разгона- торможения» с преодолением сил инерции, чтобы успевать полноценно «утилизировать» и без разрушительных перегрузок (т.е. без старта с неподвижного положения) воспринимать энергию газов рабочего тела очень высокого давления; При детонационных процессах во время объемного взрыва, да еще проходящих в запертом объеме, вся энергия химических связей углеводородов топлива при высоком коэффициенте избытка воздуха, (т.е. кислорода будет хватать на полное сжигание всех паров топлива) будет переходить в тепло и энергию высокого давления конечных газов горения. В итоге все пары топлива в двигателе будут полностью сгорать. Этот процесс будет давать 2-а результата: — приводить к практическому отсутствию элементов неполного сгорания топлива в выхлопных газах, т.е. к их высокой экологической чистоте; — приводить к созданию значительно большего давления и значительно повышенной температуре газов Рабочего Тела высокого давления в камере сгорании двигателя (по сравнению с показателями рабочего тела традиционных поршневых двигателей, рабтающих без детонации- на медленном режиме горения); В случае, когда камера сгорания будет не охлаждаемой, и на время «взрыва» паров Рабочей Смеси запираемой (неизменного объема), то там можно будет весьма эффективно и полноценно сжигать очень бедную рабочую смесь при значительном и гарантированном коэффициенте избытка воздуха. Т.е. если камеру сгорания сделать керамической и довести ее до «белого каления» — т.е. довести её стенки до температуры в 1300-1500 градусов, то в ней в условиях запертого неизменяемого объема гарантированно и полноценно будет сгорать очень бедная Рабочая Смесь при средней степени её предварительного сжатия. Коэффициент избытка воздуха ожидается заметно выше чем у дизеля. Если в обычном поршневом двигателе массовое соотношение паров топлива и воздуха имеет вид 1 к 15, то в детонационном двигателе оно может достигнуть (по предварительным прикидкам) показателя в 1 к 40 (и даже выше), с соответствующим ростом экономичности работы мотора. Т.е. экономичность должна заметно превзойти дизельный двигатель — который на сегодня оказывается пока рекордсменом по показателям экономичности и топливной эффективности.

Когда подобный адиабатный (без охлаждения) и детонационный (взрывного типа сгорания Рабочей Смеси) двигатель будет получать из камеры сгорания большое количество Рабочего Рела (горячих газов высокого давления), то подобному двигателю нужно будет иметь значительный объем сектора расширения, где будет совершать весьма длинный рабочий ход главный рабочий орган двигателя. И заведомо, в таком двигателе объём сектора расширения должен заметно превышать объем сектора предварительного сжатия. Поэтому из всего выше сказанного следует – чтобы превратить в полезную работу главного рабочего органа этот усиленное давление газов Рабочего Тела очень высокой температуры, подобному двигателю необходимо иметь большой рабочий ход главного рабочего органа. Но в поршневом двигателе это практически невозможно, так как в поршневой машине ход сжатия равен ходу расширения. Известная попытка решить эту проблему в рабочем цикле Аткинсона – Миллера получила весьма затратную схему организации процесса, а поэтому – поэтому она малоэффективна и сложно применима на практике. ЕЩЕ ОДНА ТРУДНОСТЬ — это резкое — ПОЧТИ В 2 РАЗА — увеличение температуры рабочих газов в цилиндре. С обычных 2500 градусов до почти 4000. Это увеличение температуры никак не может прямым образом превратиться в дополнительную мощность двигателя. Ибо повышение температуры газов Рабочего Тела не ведет автоматически и прямо к повышеню их давления. В Японии в конце 80-х годов было сделано много вариантов «неохлаждаемых»- адиабатных двигателей, с корпусами из керамики и без системы охлаждения. Идея их создателей была такова — если двигатель не будет иметь охлаждения и потерь тепла через систему охлаждения, то — из-за увеличения температуры Рабочего Тела «автоматически» повысится давление рабочих газов на поршень, и «автоматом» увеличится мощность и КПД мотора. Но в итоге — только значительно повысилась температура выхлопных газов — до 1500-1700 градусов. А КПД поднялся только на 2-3 процента, что никак не компенсировало резкого удорожания мотора. Т.е. в детонационном двигателе нужно иметь механизм превращения в работу резко увеличившегося количества выделения тепла. Как видим — в поршневых моторах даже дотошным и новаторским японским автопроизводителям этого не получилось совершить. СЛЕДОВАТЕЛЬНО, чтобы полноценно и эффективно использовать могучую силу детонационного процесса сгорания (объемного взрыва) паров топлива надо сконструировать и изготовить двигатель внутреннего(или внешнего) сгорания, в котором обязательно будут использоваться такие механизмы и элементы, что обеспечат следующие процессы: — — неохлаждаемая (высокотемпературная) камера сгорания высокой прочности неизменного объема, в которой бы без ущерба для всех остальных движущихся частей двигателя, могли происходить «взрывы» паров топлива; — — такая конструкция рабочих органов двигателя, которая бы обеспечивала возможность увеличенного технологического объема расширения Рабочего Тела, по отношению к технологическому объему предварительного сжатия; — — такая конструкция элементов и такая организация рабочих (технологических) процессов двигателя, которые бы обеспечивали способность двигателя переводить сверхвысокую температуру раскаленных газов Рабочего Тела, в работу на главном валу; Можно заметить, что первое условие при своей реализации создает в конструкции мотора что-то похожее на вынесенный отдельно от расширительной машины паровой котел двигателя внешнего сгорания. В поршневой конструкции привычного нам 4-х тактного двигателя все перечисленные условия обеспечить невозможно. Именно поэтому традиционные поршневые двигатели боятся детонации (за исключением дизелей) и все как один нуждаются в интенсивном внешнем охлаждении. Две цитаты из академических книг — два авторитетных источника 1929 и 1969 года выпуска — в подтверждение согласия науки о наилучшем процессе образования Рабочего Тела при горении Рабочей Смеси в замкнутом пространстве (изохорный процесс). Скачайте сканы страниц на свой комп и читайте там, они откроются в большем размереОднако- при всей трудности своей реализации в работоспособную конструкцию двигателя — все изящество и мощь идеи адиабатного детонационного двигателя внутреннего сгорания, который эффективно работает на крайне обедненной смеси, имеет очень высокий КПД и значительную чистоту выхлопных газов, настолько привлекательна, что попытка сформулировать условия создания подобной силовой тепловой машины давно овладела автором этой статьи. Несколько лет назад я создал концепцию подобного двигателя, поэкспериментировал с несколькими действующими макетами разных типов конструкций, и на данный момент (январь 2013г.) идет изготовление очередного опытного образца такого двигателя. Предыдущие несколько моделей, уже помогли сформулировать более совершенную конструкцию нынешней компоновки двигателя. Основной и Первой Особенностью этого двигателя будет обособление и выделение процесса «Горения -создание Рабочего Тела» в отдельный – 5-й такт. Этот такт будет происходить в отдельном технологическом объеме – вынесенной за пределы сектора расширения и периодически плотно запираемой камере сгорания неизменного объема. Эта камера планируется делаться из керамики, будет очень сильно разогреваться и не требовать охлаждения. Совмещение в одном рабочем такте разных процессов — процесса «горения» и процесса «расширения», определяют главные недостатки традиционных поршневых двигателей – смотри об этом мою отдельную статью «5-ти тактный роторный двигатель«. И как раз от этого «родового порока» поршневиков я и старался избавиться в своей конструкции роторного двигателя. В такой камере за счет использовании низкооктановых дешевых бензинов можно устраивать детонацию крайне обедненной смеси в раскаленной камере сгорания при вполне средних степенях сжатия Рабочей Смеси — около 5 или 6 крат.

Вторая Особенность моей конструкции — это использование расширительной роторной машины – «типа Тверской» (коловратная машина), с различными по объему секторами сжатия и секторами расширения. Такой подход позволит при достаточно средней степени сжатия (в 5-6 крат), за счет использования дешевых низкооктановых бензинов, получать детонационное горение (объемные взрывы) весьма бедной Рабочей Смеси в запираемой камере сгорания, и затем организовать выброс Рабочего Тела (рабочих газов высокой температуры и высокого давления) в сектора расширения значительного объема, в которых осуществляется движение рабочего хода главным рабочим органом двигателя (лопастью ротора) весьма значительной длины.

Третяя Особенность этой конструкции — «встраивание» в такт «расширение Рабочего Тела» специальной «паровой фазы«, которая за счет подачи воды будет переводить сверхвысокую температуру (до 4000 градусов) Рабочих Газов из камеры сгорания в значительно увеличенное давление Рабочего Тела многократно увеличенной массы. За счет парообразования подаваемой воды температура Рабочего Тела будет резко понижаться, а давление и суммарная масса Рабочего Тела, т.е. теперь уже паро-газовой смеси — резко увеличиваться. Что и будет приводить к возможности совершать дополнительную работу в секторе расширения. При этом двигатель будет «охлаждаться изнутри» и температура выхлопных газов будет не высокой — около 200-250 градусов.

При этом за один оборот главного вала двигателя будет осуществляться от 4 до 16 рабочих ходов с соответствующим этому показателю высоким крутящим моментом. Для справки: 4-х цилидровый 4-х тактный двигатель дает за один оборот главного вала ОДИН полный рабочий ход. Плечо приложения силы (плечо крутящего момента) чисто по геометрическим параметрам, в роторном двигателе такой конструкции в полтора – два раза больше, чем в поршневых машинах. Исходя из выше описанного – крутящий момент такого двигателя за счет значительного увеличения плеча крутящего момента и наращивания числа рабочих тактов на один оборот главного вала, будет многократно больше, чем в традиционных поршневых двигателях. Поэтому и мощность подобной конструкции детонационного адиабатного роторного двигателя – будет многократно превосходить традиционные поршневые двигатели внутреннего сгорания. Краткое резюме настоящей статьи можно изложить так — когда двигателистам удастся приручить детонационное (взрывное) горение воздушно-бензиновой смеси, и заставить предсказуемо и продуктивно работать такой процесс в камерах сгорания моторов, то возможно будет заявить о создании нового типа двигателя, небывалых до этого технических параметров. И такой двигатель будет многократно эффективнее — мощнее, легче, проще и экономичнее, чем преобладающие на данный момент поршневые двигатели, работающие на медленных процессах горения воздушно-бензиновой смеси. Автор — Игорь Исаев

СЛЕДУЮЩАЯ СТАТЬЯ — статья №2 май 12 года СТАТЬЯ ПЕРСПЕКТИВЫ И ВОЗМОЖНОСТИ ПАРОВОГО ХОДА В ДВС. Взгляд на «устройство» паровой фазы в рабочем цикле поршневых и роторных ДВС Пока первую часть статьи — смотрите на ПРЕДЫДУЩЕЙ страничке сайта. Развитие темы статьи постарюсь продолжить в ближайшее время.

Физико-химические свойства бензина

Какие физические и химические свойства топлива нужно знать автолюбителю? Жидкости в составе бензина называются фракциями и различаются температурой кипения, плотностью, вязкостью, скоростью вступления в реакцию с воздухом и так далее. Помимо углеводородных фракций, в нем содержатся природные соединения серы, водорода, кислорода, со своими свойствами. Какой окажется доля разных фракций в конкретном бензине чаще всего определить нельзя. Есть и разные прибавки, которые нужны для улучшения качества топлива, его хранения, устойчивости к детонации. Большую часть этих характеристик важно знать скорее инженерам, которые проверяют качество бензина перед тем, как он попадет на заправку.

Для обывателя важно понимать, на что влияет температура кипения бензина и октановое число. Для разных марок бензина это будут разные показатели.

Октановое число входит в название марки бензина. Так, название АИ-92 означает, что бензин тестировался исследовательским способом (АИ), который показал, что его октановое число 92. Эта цифра показывает, насколько бензин устойчив к детонации, или взрыву. За точку отчета, то есть 100, принят изооктан – очень устойчивый к детонации углеводород; октановое число показывает, каков процент изооктана в смеси с гептаном, у которого детонационные свойства низкие. Фактически октановое число 92 означает, что бензин этой марки устойчив к детонации так же, как смесь изооктана и гептана 92:8; в бензине АИ-95 эта пропорция 95:5, то есть детонационная устойчивость выше, и так далее. Число может быть и выше 100, если свойства топлива выше, чем у изооктана.

Альтернативы традиционному дизельному топливу [ править | править код ]

Биодизель [ править | править код ]

Биодизель — смесь метиловых эфиров жирных кислот, сходная по физическим и химическим свойствам с дизельной фракцией из нефти. Биодизель имеет цетановое число не менее 51 (по сравнению с обычным дизельным топливом 42—45), температуру вспышки более 150 °C, имеет хорошие смазочные характеристики. Главный недостаток — ограниченный срок хранения после изготовления — не более 3 месяцев вследствие бактериального разложения. В то же время данное свойство является одним из главных преимуществ — в случае утечек биодизельного топлива оно подвергается полному биологическому распаду без ущерба окружающей среде.

Получается реакцией переэтерификации жирных кислот, содержащихся в растительных маслах (рапсовое, соевое, пальмовое) и метилового спирта в соотношении 10:1, в присутствии в качестве катализатора — метилата натрия. Реакция происходит в процессе смешения масла и спирта в ёмкости с мешалкой при нормальной температуре 20—25 °C. Побочным продуктом является глицерин, отделяемый далее в отмывочной колонне водой.

Эмульгированное дизельное топливо [ править | править код ]

Альтернативой обычному дизельному топливу является добавление в обычное дизельное топливо 20 % воды и 1 % эмульгатора. Смесь можно использовать в обычных дизелях без их переделки. Цвет смеси — мутно-белый. Срок хранения после приготовления — около трёх месяцев. Технология применяется в Германии. Возможность добавления воды и эмульгатора в биодизель не изучена.

Эмульгаторы

— вещества, обеспечивающие создание эмульсий из несмешивающихся жидкостей. Действие эмульгаторов основано на способности поверхностно-активных веществ (ПАВ) снижать энергию, необходимую для создания свободной поверхности раздела фаз. Концентрируясь на поверхности раздела смешивающихся фаз, ПАВ снижают межфазное поверхностное натяжение и обеспечивают длительную стабильность композиции. В зависимости от природы ПАВ они ускоряют образование и стабилизирует тип эмульсии, в дисперсионной среде которой они лучше растворимы.

Но добавление воды в дизельное топливо катастрофично. Для форсунок с высоким давлением (как у CDI) вода и сера является агрессивным элементом. При высоком давлении и воде в составе топлива образуется серная кислота, которая губит прецизионные каналы. Кроме того, при попадании картерных газов в масло сера сокращает срок его службы. Поэтому в инструкциях импортных автомобилей производители пишут, что срок замены масла в странах бывшего СССР (где ещё продается соляр с серой в 0,2 %) сокращается вдвое. Кроме того, кислоты сокращают срок службы катализаторов и сажевых фильтров.

Температура кипения бензина

Какое значение имеет кипение бензина в двигателе? Производители отдельно отслеживают температуру начала кипения бензина, а также точки, когда перегоняются 10, 50 и 90% объема, а потом температуру конца кипения.

Точка начала кипения и сгорание первых 10% горючего – это зона ответственности легких фракций. От нее зависят пусковые характеристики, испаряемость и, что особенно важно, вероятность образования паровых пробок в двигателе. Конечно, паровые пробки образуются не только за счет легких фракций, но и вообще из-за состава бензина, доли и свойств тех его фракций, которые способны переходить из жидкого в газообразное состояние. Чтобы бензин запускал холодный двигатель, температура кипения первых 10% топлива должна быть не выше 55°С зимой, и 70°С летом. Зимние сорта бензина содержат больше легких фракций, чем летние.

Половина объема топлива кипит при температуре легких фракций бензина. Эти 50% называют рабочей фракцией бензина. От нее зависит продолжительность прогрева, переход на разные режимы двигателя.

Точки конца кипения и перегонки 90% бензина – это показатель тяжелых фракций. При высоких температурах конца кипения тяжелых фракций бензина он распределяется по двигателю неравномерно. Часть бензина вообще не успевает сгореть, конденсируется на стенках цилиндра, смывает с них масло, отчего образуется нагар и снижается срок эксплуатации цилиндров и поршневых колец. Потом эти остатки сползают в картер и там смывают масляную пленку, разжижая масло и ухудшая его качество. Увеличивается расход бензина, падает экономичность двигателя и его ресурс. Оптимальная температура, при которой неравномерность распределения бензиновой смеси по цилиндрам двигателя самая низкая, составляет 110-115°С. Такой показатель нужен в авиации, а для обычных автомобилей госстандарт конца выкипания бензина – 180°С.

В целом снижение температуры конца кипения бензина и перегонки 90% повышает его качество, но снижает ресурс, потому что чем она ниже, тем выше детонационная стойкость и склонность к конденсации, и тем ниже химическая стойкость, то есть тем больше вероятность, что по ходу хранения и использования бензин поменяет свои свойства. Температуру кипения 90% топлива называют также точкой росы.

Принцип работы дизельного двигателя с четырехтактным циклом

Первый такт — впуск, служит для наполнения цилиндра двигателя только воздухом. При движении поршня от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке, происходит всасывание воздуха через открытый впускной клапан.

Второй такт — сжатие, необходим для подготовки к самовоспламенению паров дизельного топлива. При своем движении к верхней мертвой точке, поршень сжимает воздух в 18-22 раза (у карбюраторных в 8-10 раз). Поэтому в конце такта сжатия, давление паров дизельного топлива над поршнем достигает 40 кг/см2, а температура поднимается выше 500°С.

Третий такт — рабочий ход, служит для преобразования энергии сгораемого дизельного топлива в механическую работу. В конце такта сжатия, в камеру сгорания, через форсунку под давлением подается дизельное топливо, которое самовоспламеняется за счет высокой температуры сжатого воздуха. При сгорании дизельного топлива (взрыв паров дизельного топлива), происходит его расширение и увеличение давления паров. При этом возникает усилие, которое перемещает поршень к нижней мертвой точке и через шатун проворачивает коленчатый вал. Во время рабочего хода давление в цилиндре достигает 100 кг/см2, а температура превышает 2000°С.

Четвертый такт (выпуск отработавших газов) служит для освобождения цилиндра от отработавших газов. Поршень от нижней мертвой точки поднимается к верхней мертвой точке и, через открытый выпускной клапан, выталкивает отработавшие газы. При своем последующем движении вниз, поршень засасывает свежую порцию воздуха, происходит такт впуска, такт взрыва паров дизельного топлива — и рабочий цикл повторяется.

В двухтактном цикле рабочие ходы происходят вдвое чаще, и можно ожидать существенного повышения мощности по сравнению с четырехтактным циклом. На практике же это не удается реализовать.

Температура испарения бензина

Какая температура нужна, чтобы превратить бензин в пар? Процесс этот начинается, когда теплее 30°С, а для тяжелых фракций достигает 205°С. Тут бензин начинает смешиваться с воздухом и попадает в камеру сгорания, запуская движение автомобиля. Чем холоднее на улице, тем больше энергии затрачивается на испарение, и тем сложнее запустить двигатель и продолжать движение. Поэтому зимние сорта бензина включают фракции, которые легко испаряются при низких температурах.

Современные автомобили имеют систему прямого впрыска, поэтому температура испарения бензина уже не так важна, но до сих пор только она определяет, насколько быстро и равномерно бензиновые пары смешиваются с воздухом в цилиндре, а значит, насколько эффективно будет работать мотор. Эту величину занижают с помощью присадок или с помощью повышения доли высоких фракций.

Имеет значение, как долго во время хранения и транспортировки химический состав бензина сохраняется неизменным. Если в бензин добавлять сжиженный газ, он превращается в пар при достаточно низкой температуре и возможно еще до того, как будет израсходован бак. На практике даже только что купленный бензин уже может иметь свойства ниже марочных. Такое бывает, если продавец к топливу, у которого истек срок хранения, добавил пропан или метан (именно от этого на заправках сильно пахнет газом), получив из 92 бензина 95.

Условия горения

Для горения требуется 3 вещи: что-то, что может гореть, достаточное количество кислорода в воздухе и источник воспламенения. Существуют два пути воспламенения: вещество может загораться от пламени или от искры, или может воспламеняться от нагрева. Если солярку аккуратно нагревать в фарфоровой чашке без доступа к нему пламени, то при определенной температуре его пары воспламеняются. Температура, при которой это происходит, называется температурой самовоспламенения. В дизельном двигателе воспламенение происходит аналогичным образом, но где дизельный двигатель берет высокую температуру, необходимую для такого воспламенения? Если стоять около работающего воздушного компрессора, то можно обнаружить, что компрессор нагревается. Это происходит из-за нагревания воздуха при его сжатии. Аналогичным образом дизельный двигатель сжимает воздух, поднимая его температуру до необходимой для самовоспламенения. Давление воздуха в цилиндре превышает 30 кгс/см2, когда поршень находится в ВМТ. По мере роста давления, температура воздуха в цилиндре растет. В то же время, температура самовоспламенения дизельного топлива снижается с увеличением давления. Это означает, что чем выше давление, тем легче воспламеняется воздушно-топливная смесь.

Температура горения бензина

Температура сгорания бензина не зависит от октанового числа: оно влияет на стойкость к возникновению детонационных процессов. У автомобильных бензинов А-72, А-76, АИ-92, АИ-95 фракционный состав и все характеристики кипения, испаряемости и горения почти одинаковы. Современные бензины с высоким октановым числом даже менее экологически безопасны, чем устаревшие, потому что в них добавляют множество присадок, например тетраэтилсвинец, который ядовит и разрушают каталитический нейтрализатор автомобиля.

Сгорание бензина зависит от того, где он горит. В двигателе бензин горит в среднем при температуре 900-1100 градусов, может гореть и при более низких температурах. Она зависит в том числе от давления в цилиндрах. Открытым пламенем бензин горит при более низких температурах – 800-900 градусов.

Что будет, если вместо 92 залить 95?

Если зальете в двигатель, предназначенный для 92, 95-ый бензин, то ничего плохого не будет, скорее лучше. Т.е. двигатель будет работать мягче. Это необходимо понимать, что если заливаете топливо с более хорошими характеристиками, то для двигателя это еще лучше. Т.е. детонация исключается практически вообще, соответственно топливо будет воспламеняться именно от свечи зажигания, а не от степени сжатия.

Поэтому заливая топливо с более высоким октановым числом, двигатель будет чуть лучше, чуть мягче работать. Т.е. большему октановому числу нужны более высокая температура и степень сжатия

. Таким образом, такое топливо дольше горит и выделяет больше тепла. Но не стоит ожидать от него большого прилива мощности, либо уменьшения расхода, Вы этого не почувствуете.

Какова температура горения бензина?

В качестве горючего для многих легковых автомобилей используется бензин. Это смесь углеводородов, которая имеет температуру кипения от 30 до 205 градусов. Кроме углеводородов, в составе бензина есть примеси азота, серы и кислорода. В зависимости от числа тех или иных компонентов бензин для авто делится на различные марки, которые имеют разные эксплуатационные качества:

• АИ 92.
• АИ 95.
• АИ 98.

С ужесточением требований к экологии бензины, обладающие более низким октановым числом (А 76 или АИ 80), а значит, более грязным химическим составом, сегодня не изготавливаются.

Главные качества

Главные качества топлива – его химический состав, способность к испарению, горению, самовоспламенению, возникновению отложений, а также коррозионная устойчивость и стойкость к возгоранию.

Физико-химические характеристики зависят от того, какие углеводороды и в каких соотношениях присутствуют в топливе. Температура замерзания топлива составляет -60 градусов, в случае использования особых присадок можно снизить этот показатель до -71 градуса.

Топливо активно испаряется при температуре +30 градусов, и с ростом температуры процесс испарения осуществляется активнее. Когда степень его паров в воздухе составляет 74-123 граммов на м3, формируется взрывоопасная смесь.

Состав фракции топлива воздействует на эксплуатационные качества. При изготовлении крайне необходимо получить оптимальное соотношение легких и тяжелых соединений, чтобы получить достаточно высокое испарение при низких температурах и не допустить сбоев в работе мотора из-за создания паровых пробок в топливном проводе, которые могут появиться ввиду активного испарения большого числа легких соединений.

Ввиду этого бензины, которые используются в местностях с жарким климатом и в районах полярного круга, обладают разным химическим составом для того, чтобы обеспечить нужные эксплуатационные качества. Бензин получается несколькими способами:

• путем прямой перегонки нефти;
• путем отбора конкретных фракций;
• крекинг;
• риформинг.

Главная составляющая топлива, которая получена способом прямого перегона – соединения алканов. При крекинге и риформинге они трансформируются в разветвленные алканы и ароматические компоненты. Два последних метода позволяют получить горючее с высоким октановым числом марок АИ 92 и 95.

Различия дизельного топлива и солярки [ править | править код ]

Дизельное горючее топливо является смесью парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов, а также их производных, которые имеют усредненный показатель молекулярной массы на отметке 120—230 а. е. м. Составляющие склонны к выкипанию при нагреве до температуры 170—380 °C. Затем дизтопливо проходит процесс очистки, после чего в него добавляются определённые присадки. Конечный продукт получает показатель вязкости на отметке около 2—4,5 мм²/с. Солярка представляет собой соляровое масло, выступая продуктом прямой перегонки нефти.

можно использовать в качестве топлива только применительно к отдельным типам дизельных двигателей. Такое топливо имеет показатель вязкости на отметке 5—9 мм²/с. Температура кипения составляет около 240—400 °C. Горючее подобного типа подходит для применения в низкооборотистых тихоходных дизельных моторах, которые ставятся на дизельные тепловозы, суда и трактора. Дизельное топливо отличается большим количеством углеводородов, имеет более низкую температуру кипения и значительно меньшую вязкость. Солярка более вязкая, температура выкипания данного продукта также оказывается выше.

Октановое число

Наименование марки топлива состоит из букв и цифр. Буквы А или АИ означают способ выявления октанового числа:

А цифра означает октановое число (92, 95).

Наименование октанового числа показывает такое качество, как устойчивость топлива к возгоранию. Цифра эта условная. В качестве эталона используется изооктан, устойчивость к возгоранию которого очень высокая, и равняется 100. Разметка октанового числа была создана в начале прошлого века. Оно выявлялось составом изооктана в меси с нормальным гептаном.

Соответственно, топливо марки АИ 92 эквивалентно по своей устойчивости к возгоранию 92% смеси изооктана с гептаном, АИ 95 – 95%. Октановое число может быть выше 100, если антидетонационные качества бензина выше, чем у чистого изооктана.

Данное значение очень важное, так как возгорание приводит к быстрой деформации цилиндро-поршневой группы. Обусловлено это скоростью распространения языков пламени – до 2,5 км в секунду, тогда как в оптимальных условиях огонь распространяется со скоростью не больше 60 метров в секунду.

Чтобы увеличить антидетонационные качества, можно или добавить присадки, в которых содержится свинец, или поменять фракционный состав при получении. Первый вариант можно легко получить из топлива АИ 92, АИ 95 или 98, но на сегодняшний день от него отказались.

Так как, хотя такие присадки намного увеличивают эксплуатационные характеристики бензина и имеют низкую себестоимость, они также очень токсичны и оказывают пагубное влияние на экологию, чем чистое топливо.

А также разрушают каталитический нейтрализатор транспортного средства (температура сгорания этилированного топлива выше, чем у неэтилированного, в итоге керамические соединения нейтрализатора спекаются, и устройство подвергается поломке).

В качестве присадок могут быть применены и другие соединения, менее ядовитые, такие как ацетон или этиловый спирт. К примеру, если влить 100 мл спирта в литр топлива АИ 92, то октановое число возрастет до 95. Но использование таких средств экономически нецелесообразно.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ воспламенения топлива в двигателе внутреннего сгорания, основанный на впрыскивании топлива в камеру сгорания и формировании совместно с воздушным зарядом углеводородной смеси, отличающийся тем, что перед самовоспламенением топлива в камере сгорания двигателя осуществляют его предварительный управляемый нагрев (тепловое воздействие) для обеспечения возможности работы двигателя на любых видах углеводородного топлива, любого фракционного состава, способного самовоспламеняться.

2. Устройство управляемого предварительного нагрева топлива, состоящее из системы подачи топлива, в камеру сгорания двигателя, подогревателя топлива, датчиков контроля нагрева топлива, блока управления предварительным нагревом топлива (микропроцессор), отличающееся тем, что при работе ДВС управляемый предварительный нагрев топлива осуществляют джоулевым теплом и тепловой энергией выхлопных газов двигателя в теплообменнике, расположенном в выпускном канале двигателя после топливного насоса высокого давления, чем обеспечивают номинальные условия работы топливной аппаратуры, увеличивают коэффициент использования тепловой энергии топлива за счет использования энергии выхлопных газов и уменьшают потребление электроэнергии от системы электропитания двигателя для нагрева данного топлива.

Химическая стабильность

Рассматривая химические качества бензина, нужно делать основной акцент на то, как долго состав углеводородов будет неизменным, так как при долгом складировании более легкие компоненты исчезают, и эксплуатационные качества сильно снижаются.

В частности, остро проблема стоит тогда, если из бензина с минимальным октановым числом получилось горючее более высокой марки (АИ 95) методом добавления в его состав пропан или метана. Их антидетонационные качества выше, чем у изооктана, но и рассеиваются они моментально.

Правильная рабочая температура двигателя: бензинового и дизельного

Для автомобиля рабочая температура двигателя, в зависимости от типа двигателя: бензинового или дизельного она может отличаться. Зная правильные показатели, можно сделать вывод исправно ли работает двигатель, понять не слишком низкая температура или высокая.

В бензиновых вариантах в камере сгорания рабочая температура двигателя может подниматься до 2000 градусов, это считается нормальным: только так топливная смесь будет сгорать оптимально, давая наибольшую мощность. Однако для нормализации температуры каждый автомобиль оснащен системой охлаждения, она нужна для поддержания 90 градусов, иначе все жидкости начнут закипать. Некоторые модели нормально работают при показателях 110 градусов. Обычно это старотипные конструкции, оснащенные только воздушным охлаждением.

Если режим температуры оптимален, цилиндры будут работать лучше, мотор прослужит дольше, при этом будет стабильно запускаться. При нагреве многие элементы могут расширяться, поэтому конструктивно для них предусмотрены специальные тепловые зазоры. При перегреве детали перекрывают допустимые зазоры, трение становится более сильным, некоторые элементы могут перестать двигаться, и тогда мотор заклинит. Менее опасными явлениями являются мелкие поломки, образование зазоров в цилиндрах, из-за чего их мощность падает, наполнение цилиндров происходит плохо. Топливо может начать детонировать в неподходящий момент самостоятельно, что приводит к разрушению конструкции.

Причины повышения показателя температуры

Существует несколько причин, из-за которых температура двигателя повышается:

• Наиболее распространенной причиной повышения температуры мотора является неисправность клапана термостата. Его может заклинить в закрытом состоянии.
• Сломан электрический вентилятор, предназначенный для искусственного охлаждения системы. Выйти из строя может сам моторчик, гидромуфта, нередко перегорает предохранитель. Стоит проверить проводку, возможно, где-то произошел обрыв, если все остальное исправно. Отказать может и датчик температуры, в этом случае его требуется заменить.
• Стоит проверить радиатор: он периодически забивается разнообразным мусором.
• В крышке расширительного бачка имеются клапана, они могут неправильно работать или забиться.
• Пробой прокладки блока цилиндра или трещина на его корпусе
• Кроме этого, помпа может начать протекать и вызывать повышение термальных условий.
• Дополнительные механизмы могут иметь собственные ремни, при ослаблении натяжки которых возникают разнообразные проблемы.
• Система охлаждения в исправном состоянии должна быть герметично, но при ее разгерметизации температура мотора может резко повышаться.

Многих интересует, какая рабочая температура двигателя должна быть минимально. В некоторых случаях мотор не перегревается, а, наоборот, не греется до рабочей температуры, это не так опасно, однако в этом случае не стоит ожидать от силового агрегата эффективной работы. Дело в том, что топливо не будет сгорать до конца, тяга станет слабой. Конденсат от топливной смеси попадет сначала на стенки цилиндров, затем в картер. Последнее приводит к разжижению масла и ухудшению его свойств. Из-за этого смазываться и очищаться детали изнутри будут хуже, что приведет к их повышенному износу. Больше всего страдает от этого ЦПГ, распредвал и вкладыши коленвала, могут выйти из строя и балансировочные валы.

Если игнорировать прогрев, в зимний период на внутренних поверхностях ЦПГ будет образовываться увеличенное количество конденсата, который будет попадать в масло. К тому же присадки, содержащиеся в смазочном материале, вступают в реакцию только при определенных температурах, поэтому при придвижении на небольшие расстояния на непрогретом автомобиле вы создаете для мотора повышенную нагрузку, так как автомасло почти не выполняет своих функций и не может эффективно смазывать детали.

Более густая смазка с трудом попадает в отдаленные места конструкции, для работы деталей мотора требуется прикладывать больше усилий, что приводит не только к повышенному износу частей, но и к повышению расхода топлива. Мощность тоже упадет, так как цилиндры не смогут нормально функционировать. Причины того, что двигатель не нагревается до рабочей температуры, могут быть следующими:

• Клапан термостата заклинило, и он остался в открытом положении.
• Частое совершение поездок на непрогретом моторе в холодное время.
• Неисправен датчик температуры или термостат.

Учитывая все факторы, можно сделать вывод, что оптимальная температура двигателя играет огромную роль, так как только в этом случае агрегат может функционировать оптимально, без вреда для каких-либо узлов и потери мощности.

Отличия по типу двигателя

Существуют разные модели, температурный режим которых будет отличаться. Например, встречаются обычные моторы и форсированные, второй тип более сильно греется. Процессы горения в них происходят иначе, поэтому клапан термостата срабатывает в разное время. Кроме этого, у разных моделей устанавливаются различные системы охлаждения, работающие с конкретной скоростью и интенсивностью.

От того, как настроен и когда срабатывает датчик температуры, зависит момент включения вентилятора с электроприводом. Обратите внимание на то, что модели авто с инжектором и карбюратором имеют разные настройки, и термостат даже для одной и той же машины, но с разной системой питания требуется свой. Этот прибор напрямую влияет на нагрев двигателя, поэтому выбору в случае замены требуется уделить особенное внимание.

Система охлаждения может быть открытой или закрытой в зависимости от конструкции силового агрегата. Открытый тип охлаждения сообщается с атмосферным воздухом, это означает, что он может и покидать ее, но уже в парообразном состоянии. Многие типы охлаждающей жидкости закипают при температуре 100 градусов. Если система закрытая, она оснащается специальными клапанами, которые связывают конструкцию с атмосферным воздухом. Они находятся в радиаторе и могут быть в крышке расширительного бачка. Если в системе резко повышается давление, она имеет возможность выпустить пар через эти клапана.

При закрытой системе антифриз может закипать не при 100 градусах, а при более высокой температуре – 110-120 градусов. Однако опасность такой системы заключается в том, что при ее разгерметизации мотор резко закипает. Это может произойти, например, при отказе клапанов. Все жидкости устремляются наружу, при этом давление в системе образуется высокое, что может вызвать ее серьезные повреждения.

Для современных моторов, которые в угоду экологии имеют несколько другую конструкцию, при которой тепловой режим двигателя становится больше, требуется применять специальные масла на синтетической основе. Они не только сами не закипают при всяких температурах и не оставляют нагар, но и способствуют лучшему охлаждению системы. При их использовании поддерживается стабильная рабочая температура бензинового двигателя.

Чтобы тепловой режим мотора для полного сгорания топлива выдерживался в требуемом качестве, нужны и другие масла, так как нередко использующаяся продукция просто не может обеспечивать полноценную защиту при высоких температурах. Это отрицательно сказывается на ресурсе силовых установок, не рассчитанных работать в подобных температурных режимах. Оптимальный тепловой режим в пределах 85-90 градусов обеспечивает экономию топлива и минимальный износ деталей в различных условиях и режимах работы. Для поддержания системы охлаждения всегда в рабочем состоянии рекомендуется периодически проходить диагностику для беспроблемной эксплуатации вашего автомобиля.

Рабочая температура дизельного двигателя

Дизельные агрегаты имеют другую конструкцию, поэтому температура в камере сгорания при их работе в несколько раз ниже. Температура работы зависит от того, какого типа сам двигатель. При работе температура сначала значительно повышается, потом снижается, так как горючая смесь начинает воспламеняться быстрее. Она сгорает раньше, процесс становится более плавным и полноценным, почти не остается невоспламенившейся жидкости. За счет этого рабочая температура становится стабильной, больше делается КПД двигателя, сами выхлопы становятся менее токсичными.

Специалисты считают, что для дизельных конструкций нормальной температурой можно считать 70-90 градусов в зависимости от модели самого мотора. Под нагрузкой температура работы мотора может подниматься до 97 градусов, но дальнейшее ее повышение может вызвать серьезный вред для системы. Существует и обратная перегреву проблема, когда агрегат не прогревается до нужной температуры. Как и у бензинового варианта, у него начинают возникать разнообразные проблемы.

Например, при прогреве, когда система работает на холостом ходу, нужно дать ей нагреться хотя бы до 40-50°С, прежде чем начать движение. Это позволит ей работать оптимально, снизить износ деталей. Кроме этого, требуется следить за оборотами: они должны достичь 2 000 или 2500 оборотов в минуту. После этого нужно подождать, пока система прогреется до 80°С, это будет значить, что силовой агрегат можно использовать в полную силу. Особенно эта рекомендация актуальна для холодного времени года, так как многие дизели испытывают зимой проблему с запуском, применяют специальный электроподогрев.

Если мотор не достигает рабочей температуры, его КПД сильно снижается. Это отражается на тяге автомобиля в целом, он начинает хуже разгоняться, медленно едет, расход топлива при этом значительно повышается. Это может происходить по следующим причинам:

• Термостат вышел из строя;
• Резко ухудшилась компрессия;

Если использовать такой автомобиль под нагрузкой, например, при езде по бездорожью или перевозке грузов, смесь будет сгорать не полностью, начнет появляться нагар на стенках камеры сгорания, топливные форсунки засорятся, сажевый фильтр быстро выйдет из строя, износ системы увеличится.

Например, при засорении форсунок солярка не будет сгорать полностью, ее расход увеличится чисто из-за того, что часть топлива будет выливаться через выхлопную трубу, так и не сгорев. Опасно данное явление тем, что догорает топливо, уже находясь на поверхности поршней, что вызывает их прогорание, засорение камер сгорания. Пострадать от этого может и впускной клапан, уменьшится компрессия, кроме этого, запустить такой двигатель на холодную будет проблематично.

В заключении

Важно обращать внимание на то, какая должна быть рабочая температура двигателя. Как перегрев, так и понижение показателей могут существенно навредить системе, поэтому важно вовремя обращать на это внимание и принимать меры по восстановлению, пока поломка не превратилась в серьезную проблему, исправление которой обойдется в круглую сумму.

Источник Источник Источник http://zavodmasel.ru/pererabotka-i-utilizatsiya/regeneratsiya-masel/temperatura-kipeniya-benzina.php
Источник Источник http://autosky64.ru/drugoe/temperatura-sgoraniya-benzina-i-dizelya.html
Источник http://vmasla.ru/interesnoe/rabochaya-temperatura-dvigatelya