Влияние эксплуатационных свойств горючего на эффективность и надежность эксплуатации военной техники

Состав бензинов обеспечивает требуемый уровень прокачиваемости при любых низких значениях температур (до – 70°С), в связи с чем ни вязкость, ни температура начала кристаллизации бензинов не нормируется.

При отсутствии в бензине свободной воды (зимой – кристаллов льда) и механических примесей нарушения подачи бензина в топливных системах (топливо проводах средств заправки и транспортирования) при низких температурах окружающего воздуха отсутствуют [1].

При повышенных температурах или при пониженных давлениях подача бензина может быть нарушена вследствие образования в элементах топливной системы (бензопроводах, фильтрах и др.) паровых или паровоздушных пробок. О склонности бензина к образованию паровых и паровоздушных пробок судят по давлению насыщенных паров бензина при фиксированной температуре (30°С) и фиксированном соотношении жидкой и газовой фаз.

При выравнивании внешнего давления с давлением насыщенных паров бензина последний вскипает с образованием паровых пробок. Такие условия могут создаться при эксплуатации ВВТ летом, а также в горных условиях, а для самолетов – с набором высоты.

В этой связи давление насыщенных паров бензинов летнего вида ограничено величиной 500 мм рт. ст., а зимнего 700 мм рт. ст, а для авиабензинов давление насыщенных паров нормируется еще более жестко – в пределах 220–360 мм рт. ст.; нижний предел установлен для обеспечения надежного пуска [2].

Уровень испаряемости бензинов определяет легкость пуска, продолжительность прогрева двигателя, его приемистость и устойчивость работы. Уровень испаряемости контролируется температурной характеристикой фракционного состава и давлением насыщенных паров.

В этой связи значение t₁₀ нормируется не выше 55°С и 70°С, соответственно, для бензинов летнего и зимнего видов.

Развиваемая двигателем мощность и экономичность, приемистость и время прогрева определяются средней температурой перегонки, которая условно оценивается температурой перегонки 50% фракции, оптимальные значения которых лежат в пределах 100 ¸ 115°.

Обледенение карбюратора, отложения во впускной системе, полнота сгорания и нагарообразования в двигателе возрастают с увеличением содержания в бензине тяжелых фракций, оцениваемых величиной выкипания 90% фракций – t₉₀, оптимальные значения которой находятся в области £ 160°С – для бензинов зимнего вида; £ 180°С – для бензинов летнего вида. С увеличением t₉₀ снижается полнота испарения и сгорания бензина, вследствие чего смывается масло с зеркала цилиндра, снижается вязкость моторного масла в картере и резко возрастает износ цилиндро-поршневой группы ДВС [3].

С повышением t₉₀ и особенно конца кипения увеличивается не только износ двигателя, но и удельный расход бензина за счет увеличения неполноты сгорания. В этой связи t_нк ограничена величиной 195° (185) для бензинов летнего (зимнего) вида.

Детонационная стойкость бензинов определяется их составом. Детонационная стойкость углеводородов повышается в ряду: Н – алканы, цикланы, изоалкены, арены. С повышением молекулярной массы детонационная стойкость углеводородов (всех) снижается.

В настоящее время совершенствование ДВС ведется в направлениях удельного расхода горючего и снижения токсичности их продуктов сгорания.

Для развития максимальной мощности и получения наименьшего удельного расхода горючего для двигателя с определенной степенью сжатия (e) необходим автобензин с определенным оптимальным октановым числом.

Требуемый уровень детонационной стойкости бензинов достигается регулированием группового и углеводородного состава, а также добавлением к низко октановым бензинам антидетонаторов – например: токсичные тетраэтил и тетраметилсвинца [4].

Механизм действия антидетонаторов заключается в следующем: при температурах 500–600°С происходит разложение антидетонаторов, окисление свинца с образованием двуокиси свинца (РbО₂), которая прерывает развитие перекисных цепочек, образующихся в рабочей смеси и тем самым останавливает процесс взрывного горения.

Подавлению детонации способствуют все факторы, увеличивающие задержку самовоспламенения последней порции заряда, а именно:

1. Использование топлив с достаточно высоким октановым числом. В процессе изготовления такого топлива октановое число может быть повышено путем добавки в небольших количествах специальных антидетонационных присадок, например этиловой жидкости, содержащей в основном ТЭС.
2. Уменьшение угла опережения зажигания. При этом снижаются максимальное давление и скорость нарастания давления I цикла, что способствует меньшему поджатию смеси перед фронтом пламени.
3. Увеличение частоты вращения. В этом случае повышается скорость распространения основного фронта пламени и соответственно становится меньше время развития предпламенных процессов в последних частях заряда, с другой стороны, интенсивность этих процессов снижается из-за большей концентрации смеси остаточных газов и меньшей скорости нарастания давления.
4. Нагрузка двигателя. Дросселирование связано с уменьшением давления и температуры заряда. В результате этого при уменьшении нагрузки склонность топлива к детонации понижается [5, с. 88-93].

При конструировании камер сгорания обычно стремятся выбрать такую ее схему, которая обеспечивала бы наибольшую компактность камеры и возможность расположить свечу вблизи от центра (полусферическая). В то же время иногда менее компактные камеры при обеспечении большей турбулизации заряда обладают более высокими антидетонационными свойствами.