Двигатели
внутреннего сгорания

 
         

 

Главная
Основы конструирования
Расчеты
Силы и моменты
Поршневая группа
Шатуны и штоки
Коленчатые валы
Подшипники
Система газораспределения
Корпусные детали
Анализ конструкции
Устройство и
принцип действия

КШМ
ГРМ
Система смазки
Система охлаждения
Система питания
Система зажигания
Пуск двигателей
Увеличение мощности
Разное

ТОПЛИВА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЕЙ

В двигателях внутреннего сгорания используют газообразные, жидкие и твердые топлива, хотя практическое значение имеют только некоторые из них. Непосредственное сжигание, например, пылевидного твердого топлива в цилиндрах двигателя технически вполне осуществимо, и на ранней стадии развития двигателей такие попытки предпринимались.
В настоящее время в связи с угрозой истощения запасов жидких и газообразных природных топлив вновь вернулись к идее сжигания твердого топлива непосредственно в цилиндрах двигателя.
Независимо от того, из какого исходного сырья и каким методом получены моторные топлива, они должны обладать определенными физико-химическими свойствами, обеспечивающими надежную работу двигателей, хорошую их топливную экономичность, возможно малую токсичность и приемлемые износы деталей. Экономичность двигателей, как важнейший из показателей, в .известной мере зависит от количества теплоты, выделяемой при сгорании топлива. Для транспортных двигателей это имеет большое значение, так как радиус действия транспортных средств предопределяется запасом топлива при вынужденно ограниченной вместимости их баков.
Твердые топлива —антрацит, угли, торф, горючие сланцы, древесина, злаковые и овощные культуры и многие другие ископаемые и растительные вещества используют для получения таких газообразных топлив, как коксовый, доменный и газогенераторный газы, а также жидких топлив в виде сланцевых, угольных и других бензинов и бензолов, метиловых и этиловых спиртов, пригодных для сжигания в двигателях внутреннего сгорания.
Особенно широко стали использовать возможности получения жидких моторных топлив из растительных веществ, т. е. из раз-
личных биомасс. Такой путь следует считать перспективным, так как в отличие от минерального сырья запасы биомасс возобновляемы.
Жидкие моторные топлива по исходному сырью подразделяют на две группы: нефтяные и синтетические, получаемые при переработке твердых веществ. В транспортных тепловых двигателях в основном применяют пока топлива нефтяного происхождения. Это бензин, керосин, газойлевые и соляровые фракции нефти и даже мазут, который используют в качестве тяжелого топлива.
Нефтяные топлива в основном состоят из химических элементов: углерода С и водорода Н. Содержание углерода колеблется в пределах 85—87%, а водорода—13—15%. В небольших количествах они содержат кислород О, азот N и серу S. Эти элементы входят в нефтепродукты в виде химических соединений, главными из которых являются углеводороды, составляющие следующие группы (ряды): алканы, цикланы и ароматические углеводороды бензольного ряда.
В последнее время усиленно разрабатывают проблему перевода транспортных средств на жидкие синтетические топлива и в первую очередь на использование этанола (этилового спирта) в чистом виде или в смеси его с бензином. Используют и метанол (метиловый спирт). Добавка 10—20% спирта в бензин практически не ухудшает показателей двигателя, но позволяет экономнее расходовать невозобновляемые углеводородные и другие топлива минерального происхождения.
Для двигателей с принудительным воспламенением смеси важнейшим качеством топлива является его детонационная стойкость. Если топливо по этому показателю не соответствует выбранной степени сжатия, то нормальное протекание процесса сгорания нарушается. Сгорание приобретает взрывной характер, порождающий ударную волну давления, которая распространяется в цилиндре с огромной скоростью. Удары детонационной волны о стенки цилиндра и днище поршня при многократном отражении вызывают их вибрацию, воспринимаемую как характерный для детонации резкий стук. Работа двигателя с детонационным сгоранием недопустима, так как вызывает перегрев, ухудшает его показатели и приводит к прогоранию днища поршня. Детонационная стойкость топлив зависит от группового состава углеводородных соединений. Чем больше в топливе ароматических соединений, тем выше его детонационная стойкость, которую оценивают октановым числом (О. Ч.) путем сравнения топлив с эталонами. В качестве эталонов приняты изооктан (u-CsHis), обладающий хорошими антидетонационными, свойствами, и нормальный гептан (й-СуНгб) с низкими антидетонационными свойствами. Октановое число топлива принимается численно равным процентному содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая оказывается равноценной данному топливу по детонационной стойкости при испытаниях в стандартных условиях. Октановые числа современных бензинов находятся в пределах 70—100 единиц.
Основные физико-химические свойства жидких топлив и их назначение приведены в табл. 1.1.
Газообразные моторные топлива широко применяют для питания как транспортных, так и стационарных силовых установок, используя для этого природные, промышленные, газогенераторные и синтетические газы.
В зависимости от агрегатного состояния газы как моторное топливо подразделяют на два класса или группы: сжимаемые и сжижаемые. Эти названия групп носят условный характер, так как при глубоком охлаждении'сжиженными'могут быть и газы первого класса. В этом случае их относят к разряду криогенных топлив, которые сохраняют свое агрегатное состояние при температуре t——50°С.
К сжимаемым относят следующие газы: метан СН4, водород Нг, оксид углерода СО и их смеси. Эти газы при нормальной температуре остаются в газообразном состоянии при сжатии их до любого высокого давления. Они хранятся в специальных баллонах под давлением в 20 МПа. По теплоте сгорания их подразделяют на высококалорийные, среднекалорийные и низкокалорийные.
Высококалорийные газы состоят в основном из метана и имеют низшую теплоту сгорания 22—36 МДж/м3. В эту группу входят газы природные, нефтяные (промысловые) • и канализационные, получающиеся при переработке сточных вод канализационных систем. Сюда же относится метановая фракция коксового газа, а также синтетический метан. Среднекалорийные газы содержат много водорода и окиси углерода; низшая теплота сгорания их составляет 14,2—22 МДж/м3. В основном это коксовый газ, получаемый при выжиге кокса. Низкокалорийные газы характеризуются небольшим содержанием горючих компонентов, состоящих в основном из окиси углерода (20—30%). На инертные компоненты (балластную часть) этих газов приходится до 65%, поэтому низшая теплота сгорания их находится в пределах 4—14,2 МДж/м3. В эту группу входят доменный и различные генераторные газы.
К сжижаемым газам относятся эта« КрЩ пропан СзН8, бутан С4Н10 и другие компоненты нефтяных (промысловых) и промышленных газов. Низшая теплота сгорания этих газов находится в пределах 56—104 МДж/м3, сжижаются они при обычных температурах и относительно невысоких давлениях, не превышающих 1,6—2,0 МПа.

Для транспортных двигателей применяют в основном природные сжимаемые высококалорийные газы, состоящие на 90—95% из метана, и сжиженную пропано-бутановую смесь. Однако перспективным моторным топливом (топливом будущего) считают водород (сжимаемый или сжижаемый), являющийся в сущности энергоносителем. Его можно извлекать из воды с использованием ядерной энергии и вновь после ^ сжигания получать воду, т. е. безвредные продукты сгорания. Запасы водорода не ограничены, но получение его, хранение на транспортных средствах.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 



  Разработано специально для liciss.ru, все права защищены.
Копирование материалов сайта разрешается только с указанием прямой индексируемой ссылки на источник.