Как температура и давление в цилиндрах дизеля влияют на работу мотора

Температура вспышки бензина

У бензина нет собственной химической формулы. Он состоит из десятков компонентов, без учета присадок. Привычное обозначение (А95) является показателем октанового числа.

Под температурой вспышки подразумевается минимальный порог нагрева, при котором пары способны воспламенится от открытого источника. Бензин относится к наиболее пожароопасным нефтепродуктам (воспламенение при минус 400С).

Температура воспламенения – минимальный показатель, при котором топливо-воздушная смесь вспыхивает от стороннего источника и горит от испарения не менее 5 секунд. Температура горения превышает температуру вспышки на 10-15 градусов.

Самовоспламенение – значение, при котором горячие пары бензина возгораются без постороннего источника. Этот показатель необходим для:

• разделения веществ по группам пожароопасности;
• расчета электрооборудования;
• выяснения причин возгораний.

Бензин применяют на моторах с искровым зажиганием. Перед подачей в цилиндр топливо-воздушная смесь нагревается выше температуры вспышки.

2 условия воспламенения:

1. Бензин находится в газообразном состоянии.
2. Соотношение топлива и воздуха в пределах возгорания.

Что такое бензин?

Этот пункт идёт первым, потому что он крайне важен для понимания вопроса. Забегая вперёд, скажем так: вы никогда не найдёте химической формулы бензина. Как, например, можно без проблем отыскать формулу метана или другого однокомпонентного нефтепродукта. Любой источник, который покажет вам формулу автомобильного бензина (не важно, будь то вышедший из оборота АИ-76 или наиболее распространённый сейчас АИ-95) однозначно заблуждается.

Дело в том, что бензин – это многокомпонентная жидкость, в которой как минимум присутствует не менее десятка различных веществ и ещё больше их производных. И это только база. Перечень присадок, используемых в различных бензинах, в разные промежутки времени и для различных условий эксплуатации, занимает внушительный лист из нескольких десятков позиций. Поэтому невозможно выразить одной химической формулой состав бензина.

Краткое определение бензина можно дать такое: легковоспламеняющаяся смесь, состоящая из лёгких фракций различных углеводородов.

Цетановое число, качество воспламенения

Так как дизельный двигатель работает без внешнего воспламенения, то после впрыска дизельного топлива в горячий сжатый воздух, находящийся в камере сгорания, оно должно самовоспламениться с минимально возможной задержкой (периодом задержки воспламенения).

Качество воспламенения определяется как такое свойство топлива, которое определяет начало его самовоспламенения в дизельном двигателе. Качество воспламенения выражается с помощью так называемого цетанового числа (CN). Чем выше цетановое число, тем легче воспламенить топливо.

Углеводород цетан имеет очень хорошую характеристику воспламеняемости, которая соответствует цетановому числу 100, тогда как углеводород метилнафталин, имеющий очень плохую воспламеняемость, имеет цетановое число, равное 0, Стандарт DIN 51601 для дизельного топлива определяет минимальное цетановое число в 45 единиц.

Однако для оптимальной работы современных дизельных двигателей (тихая работа, уменьшение вредных выбросов) желательно иметь топливо с повышенным цетановым числом около 50. Высококачественное дизельное топливо содержит большое количество парафинов с высокими цетановыми числами. В противоположность этому, различного типа ароматические углеводороды, содержащиеся в крекинговых соединениях, ухудшают качество воспламенения.

Пределы взрываемости

Пределы взрываемости выражены температурой горючего вещества и характеризуют граничные концентрации паров топлива в воздухе. Величиной определяют степень взрывоопасности бензина. С превышением концентрации верхнего предела происходит сгорание жидкости. Наименьшая концентрация паров горючего в воздухе, при которой происходит воспламенение от внешнего источника пламени с последующим распространением огня на весь объем, приводит к взрыву.

Взрывчатые смеси образуются при концентрации паров в воздухе от 70 до 120 г/м3.  Значения между ВКПР и НКПР именуют промежуточной взрываемостью: у бензина она составляет 0.7-8%. Итоговая величина зависит от состава реагента, наличия в топливе негорючих присадок. Для автомобильного двигателя особенно опасно детонационное топливо. Оно способствует быстрому распространению теплоты. Процесс приводит к физическому износу деталей цилиндро-поршневой группы. Предотвратить детонации можно путем регулярного технического обслуживания мотора, покупки высокооктанового горючего, установки свечей зажигания с подходящим калильным числом.

Еще одна интересная величина – температура кипения бензина. Находится в пределах от 50 до 110 градусов. Показатель зависит от состава того или иного топлива. Лишь водители со стажем помнят, как летом закипевшее в карбюраторе горючее останавливало транспортное средство. Причиной становились пробки: легкие фракции отделялись от тяжелых под видом пузырьков горючего газа из-за чрезмерного разогревания. Достаточно было постоять на обочине некоторое время. Образованные газы вновь становились жидкостью, система освобождалась от образованных пробок – машина продолжала свой путь.

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.

Частые проблемы дизелей: момент впрыска и компрессия

Если сжатие смеси в цилиндре оказывается недостаточным, во время работы двигателя можно услышать шумы и металлические стуки. Дело в том, что в таком случае смеси нужно больше времени, чтобы нагреться до температуры воспламенения.

Получается, снижение компрессии дизельного двигателя увеличивает время до воспламенения заряда.

При этом в цилиндре несгоревшей смеси будет больше, чем нужно. В результате в момент возгорания такого заряда процесс горения приобретает взрывной характер, давление резко увеличивается, появляется ударная волна и детонация, разрушая ЦПГ и оказывая значительные нагрузки на детали мотора.

Затем поршень идет вниз, температура и давление дополнительно снижаются, нет условий для горения. Получается, несгоревшая солярка испаряется и далее попадает в выпускную систему

То же самое происходит и в том случае, если впрыск дизтоплива слишком поздний. Другими словами, компрессия в цилиндрах нормальная, но подача топлива с опозданием приводит к тому, что поршень уже идет вниз, нет нужного сжатия и давления для самовоспламенения.

Если же выхлоп черный, это может указывать на то, что форсунки «переливают», то есть подача горючего происходит в большем объеме, чем необходимо. Простыми словами, дизтоплива много, а кислорода просто недостаточно на такое количество горючего.

Имеющийся кислород позволяет выгореть только части топлива, а несгоревшие остатки превращаются в углерод, что и проявляется в виде характерного черного дыма из выхлопной трубы.

В итоге, если нарушается нормальный процесс смесеобразования, это закономерно влияет на момент воспламенения и последующую эффективность сгорания топливного заряда в цилиндрах.

Правила транспортировки

Транспортировка большей части нефтепродуктов допускается всеми видами транспорта: автомобильным, железнодорожным, авиационным. Особые требования выдвигают к тарам – емкостям под нефтяные продукты. Они обычно изготовлены из алюминия с защитным внутренним слоем или стали. Емкости плотно закрывают крышкой с прокладкой, создаются все условия для полной герметичности. Тара должна быть обозначена соответствующей маркировкой – номер UN вещества, класс опасности. Бочки с горючим размещают вертикально и жестко фиксируют. Без оформления разрешения Минтранса и согласования маршрута допускается транспортировка 1000 литров бензина.

Цистерны автопоездов в обязательном порядке обозначают специальной маркировкой. Бензовоз должен быть оборудован заземляющим устройством. При необходимости транспортировки свыше 1000 литров горючего водитель обязан иметь при себе:

• маршрутный лист с указанным местом отправления и конечным пунктом;
• соглашение о перевозке опасных грузов;
• допуск к транспортировке грузов.

Доставкой взрывоопасных веществ, включая углеводородные смеси, могут заниматься обученные водители. У них должна быть медицинская справка. Документ подтверждает пройденный этап медицинского контроля. Компания-перевозчик обязательно должна располагать разрешением на перевозку опасных грузов внутри страны.

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.

Что такое 92, 95?

Что значат данные цифры? Они обозначают октановое число топлива. Значение, описывает детонационную устойчивость топлива, т.е. возможность горючего сопротивляться самовоспламенению во время сжатия. Таким образом, при высоком октановом числе, вероятность самовоспламенения при сжатии сокращается.

При производстве топлива, октановое число, самое чистое, выходит в районе 80-85. Чтобы вывести его на необходимый уровень, размешивают с различными присадками.

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.