Автомобильные эксплуатационные материалы

Министерство  образования Республики Беларусь

Учреждение  образования «Гомельский дорожно-строительный колледж им. Ленинского комсомола Беларуси» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Контрольная работа  

по дисциплине: «Автомобильные эксплуатационные материалы» 
 
 
 
 

      Гр. 
 
 
 
 
 

Выполнил:           
 
 

Проверил:  
 
 
 
 
 
 

Гомель, 2010 г.

 

       Вопрос  № 1: Описать карбюрационные свойства топлив. 

       Бензины, в силу своих физико-химических свойств, применяются в двигателях с принудительным зажиганием (от искры). Более тяжелые дизельные топлива, вследствие лучшей самовоспламеняемости, применяются в двигателях с воспламенением от сжатия, т.е. дизелях.

       К автомобильным бензинам предъявляются  следующие требования;

• бесперебойная подача бензина в систему питания двигателя;
• образование топливовоздушной смеси требуемого состава;
• нормальное (без детонации) и полное сгорание смеси в двигателях;
• обеспечение быстрого и надежного пуска двигателя при различных температурах окружающего воздуха;
• отсутствие коррозии и коррозионных износов;
• минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах, камере сгорания;
• сохранение качества при хранении и транспортировке.

       Для выполнения этих требований бензины  должны обладать рядом свойств. Наиболее важными нз них являются карбюрационные свойства.

       Бензин, подаваемый в систему питания, смешивается с воздухом и образует топливовоздушную смесь. Для полного сгорания необходимо обеспечить однородность смеси с определенным соотношением паров бензина и воздуха.

       На  протекание процессов смесеобразования влияют следующие физико-химические свойства.

       Плотность топлива – Под плотностью, как известно, понимают массу вещества, отнесенную к единице его объема. В СИ плотность измеряется в кг/м³, однако, на практике до сих пор применяют и другие единицы - г/см³, кг/л. Плотность бензина (как и его вязкость) влияет на расход топлива через калиброванные отверстия жиклеров карбюратора. Уровень бензина в поплавковой камере зависит от плотности. Поэтому величина плотности для автомобильных бензинов при +20 °С должна находиться в пределах 690-780 кг/м³. Применение бензина со значительно пониженной плотностью может привести к повышению его уровня в поплавковой камере карбюратора и самопроизвольному вытеканию топлива из распылителя.

       Поскольку топлива с одинаковой плотностью, но различного происхождения и химического состава имеют разные свойства, плотность как таковая не характеризует их свойств.

       Плотность топлива определяют ареометром, гидростатическими весами и пикнометром. Из-за простоты и быстроты в определении плотности ареометром этот метод применяют чаще всего, хотя он и менее точный по сравнению с двумя другими.

       Зная  температуру, при которой была определена плотность, можно привести ее к стандартной  температуре (+20 °С):

        ,

       где   - плотность испытуемого продукта при температуре испытаний, кг/м³;  - температура испытания, °С;  - температурная поправка плотности (определяется по расчетной таблице, изменяется в пределах 0,515-0,910 кг/м³).

       Плотность бензина с понижением температуры  на каждый 1 °С возрастает примерно на 1%.

       Вязкость  (внутреннее трение) - свойство жидкостей, характеризующее сопротивление действию внешних сил, вызывающих их течение. Вязкость топлива зависит от температуры, химического состава и структуры углеводородов.

       С увеличением вязкости затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси. Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменении температуры от +40 до -40°С расход бензина через жиклер меняется на 20...30 %.

       Поверхностное натяжение. На степень распыливания бензина влияет, в первую очередь кроме вязкости поверхностное натяжение: чем меньше их величины, тем меньших размеров получаются капли. Величина поверхностного натяжения характеризуется работой, необходимой для образования 1 м² поверхности жидкости (т.е. для перемещения молекул жидкости из ее объема в поверхностный слой площадью в 1 м²) и выражается в Н/м.

       Поверхностное натяжение всех автомобильных бензинов одинаково и при +20 °С равно 20-24 мН/м, т.е. примерно в 3,5 раза меньше, чем у  воды.

       Поскольку плотность, поверхностное натяжение  и особенно вязкость автомобильных  бензинов оказывают влияние на смесеобразование, это необходимо учитывать при регулировке топливодозирующей аппаратуры.

       Испаряемость – эксплуатационное свойство, характеризующее особенности и результат процесса перехода топлива из жидкого состояния в парообразное.

       Испаряемость  оказывает влияние на процессы образования  горючей смеси в двигателе, воспламенение и горение, полноту сгорания, степень разжижения моторного масла, величину естественных потерь топлива при хранении, изменение качества топлива и экологию окружающей среды.

       В зависимости от условий различают  два вида испарения – статическое и динамическое. Испарение топлива с поверхности, неподвижной относительно окружающей среды, называется статическим. Если жидкость и газовая среда перемещаются относительно друг друга, испарение называется динамическим. При испарении всегда образуются конвективные потоки за счет разности молекулярных масс и температурного градиента в пограничном слое вблизи поверхности испарения.

       Наиболее  сложным видом является динамическое испарение распыленного топлива в турбулентном потоке нагретого воздуха. На развитие этого процесса влияют химические реакции топлива с кислородом воздуха, термодиффузия, передача тепла излучением и конвекцией. Анатитический расчет процесса испарения затруднен, поэтому его изучают на основе экспериментальных данных. Основной характеристикой процесса испарения является его скорость.

       Скорость  испарения – количество вещества, которое испаряется и переносится с единицы поверхности жидкости в окружающую среду в единицу времени. Скорость динамического испарения оценивается количеством вещества, которое испаряется в единицу времени в единице объема пространства.

       Факторы, влияющие на скорость испарения. На скорость испарения оказывают влияние свойства топлива и условия испарения: размеры, форма и материал камеры, в которой осуществляется испарение; температура жидкости, давление и характер движения среды. При динамическом испарении факела распыленного топлива большое значение оказывают степень и однородность распыливания.

       Размеры, форма и материал камеры влияют на температурный режим испарения. От них зависит температура среды, жидкости и время прогрева. С изменением температуры меняются все физические параметры процесса испарения.

       Скорость  испарения в факеле сильно зависит  от степени распыливания топлива, которая влияет на величину поверхности испарения и количество испаряющегося топлива. С уменьшением размеров капли сокращается время ее прогрева и повышается скорость испарения.

       Чем меньше однородность распыливания топлива, тем интенсивнее испарение в начатьный период и продолжительнее период испарения.

       Давление  насыщенных паров и коэффициент  диффузии влияют на скорость испарения. Процесс испарения протекает с затратой тепла. Если при испарении тепло не подводится, то температура окружающей среды и жидкости понижается тем сильнее, чем выше теплота испарения жидкости.

       Давление  насыщенных паров - чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. Стандартом ограничивается верхний предел давления паров летом - до 670 ГПа и зимой - от 670 до 930 ГПа. Бензины с более высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах.

 

       

       Вопрос  № 2: От чего зависит образование отложений в дизельном топливе.

       В ряду важнейших показателей дизельных топлив является способность сохранять чистоту топливной аппаратуры и деталей двигателя, что вызвано образованием отложений нагара на форсунках с последующим изменением факела распыла, ухудшением смесеобразования, снижением экономичности двигателя и повышением дымности его выхлопа.

       На  способность дизельных топлив образовывать отложения влияют количественное содержание смолистых веществ и сернистых  соединений, наличие непредельных и ароматических углеводородов, а также плотность и испаряемость.

       В эксплуатационных условиях наибольший вред приносит присутствие в дизельном топливе смол. Основную часть смол составляют примеси, остающиеся после очистки нефтяных дистиллятов. Их количество контролируется так же, как и в бензинах – по содержанию фактических смол. В товарных дизельных топливах содержание фактических смол ограничено величиной 30...40 мг на 100 см³ топлива.

       С повышением содержания в дизельных  топливах непредельных углеводородов их стабильность при хранении снижается, а склонность к нагарообразованию возрастает. Поэтому количество непредельных углеводородов в дизельном топливе контролируется с помощью так называемого йодного числа. Йодное число представляет собой количество йода, реагирующее в определенных условиях с испытуемым топливом. Йодное число пропорционально содержанию непредельных углеводородов, в связи с чем в товарных дизельных топливах его величина не должна превышать 6 г йода на 100 г топлива.

       При увеличении содержания в топливе  ароматических углеводородов во всех случаях повышается образование нагара. Этому же способствует наличие серы и сернистых соединений.

       В настоящее время основную часть  дизельных топлив производят из сернистых  нефтей. Поэтому основным методом  контроля наличия активной серы являются коррозионные испытания на медную пластинку. Кроме того, дополнительно контролируется содержание меркаптановой серы, а также сероводорода. По этой причине, а также из-за ряда других отрицательных последствий содержание серы в дизельных топливах должно быть не более 0,2...0,5 % (в зависимости от вида топлива), меркаптановой серы – не более 0,01 %, а сероводород должен отсутствовать.

       При сгорании дизельного топлива содержащиеся в нем сернистые соединения образуют окислы серы SO₂ и SО₃. При высокой температуре окислы серы корродируют металлы в газовой фазе. При низкой температуре они растворяются в конденсирующейся из продуктов сгорания воде, образуя коррозионно-агрессивные сернистую и серную кислоты.

       Из-за комплексного характера склонности дизельных топлив к нагарообразованию для его более полной оценки используются показатели коксуемости и зольности. Коксуемостью называется свойство топлива образовывать отложения при нагреве до 800 – 900 °С без доступа воздуха. Продукты коксования (кокс) состоят в основном из углерода и высокомолекулярных соединений. Они отлагаются в виде твердого нароста главным образом на горячих деталях, не контактирующих непосредственно с зоной горения (внутри форсунок, на юбках поршней в области поршневых колец и др.). Контроль коксуемости осуществляется по содержанию кокса в 10 %-ном остатке топлива после перегонки, количество которого не должно превышать 0,3 % по всем маркам топлив.

       После полного сгорания топлива в воздухе  образуется минеральный остаток – зола, вызванный присутствием в топливе различных неорганических примесей. Из-за абразивных свойств золы она не только увеличивает нагар, но и ведет к повышенным износам в двигателе. Поэтому допустимое содержание золы в товарных дизельных топливах – зольность – ограничивается 0,01 %.