Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2013 » Октябрь » 6 » Топливо для ДВС
23:02
Топливо для ДВС

С появлением первых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) в конце 70-х годов 19-го века, они прошли длинный путь эволюции. На всем пути движения к совершенству, ДВС сопутствовали многие виды химических топлив. В классическом варианте, ДВС использует жидкие углеводороды, сжигая их в атмосферном кислороде, подаваемом через систему фильтров. Такая схема сохранилась по сей день.

Что касается прогресса, то здесь можно привести интересные подсчеты, приведенные в школьном учебнике по физике (издание начала 90-х годов прошлого века). Автор учебника подсчитал, что если бы ДВС прошли такой же путь развития, как и появившиеся практически одновременно с ними электротехнические приборы, то характеристики ДВС были бы фантастические. К примеру, "Роллс-ройс” разгонялся бы до 300 км в час за 2 секунды, развивал бы мощность в 15000 л.с., расходовал при этом 1 литр на 100 км. И это при массе в 20 граммов и себестоимости производства в 100 долларов. Автор привел эти цифры, сравнивая, во сколько раз за те же 100 лет улучшились показатели цифровой техники относительно первых двухэлектродных ламп.

Но, это к слову, вернемся к топливу. Первые ДВС питались фракциями разгонки нефти. Фактически, мешаниной из углеводородов; при этом, не нормировалось даже содержание непредельных углеводородов. Первые автолюбители покупали керосин в бытовых лавках и более легкие фракции в аптеках и смешивали их "на глазок”.

Основные сложности, с которыми сразу столкнулись пользователи ДВС, состояли в сложностях регулировки подачи топлива и проблеме поднятия давления в цилиндре. При увеличении давления сгорания топливной смеси (топливо+воздух) происходит повышение удельной мощности и экономичности ДВС. С первой проблемой, сложностью регулировки подачи топлива, справились быстро, для этого достаточно было поставить производство топлива на промышленную основу и четко регламентировать качественные показатели топлива.

Со второй проблемой все обстоит сложнее. Так как, при повышении степени сжатия рабочей смеси, происходит переход горения в детонацию. Что приводит к ускоренному (до нескольких сотен раз) износу ДВС, а так же, повышенным вибрациям и шуму конструкции. Первым методом борьбы с этой проблемой, еще в 80-е годы 19-го века, стал переход на более высококипящие фракции нефтепродуктов. Так появился дизельный двигатель, в котором в цилиндр подается не смесь воздуха и паров бензина, а воздух. Топливо (солярка или керосин) разбрызгивалось под давлением в 90 атм. в воздухе, сжатом до 20-24 атм. От сжатия, пары топлива разогревались и происходило воспламенение. Позже, для облегчения запуска, стали использовать калильное зажигание, то есть, небольшую проволочную ТЭНу, заключенную в прочный стальной кожух. Перед подачей воздуха и топлива, она нагревается постоянным током до 150-260оС и обеспечивает воспламенение топливно-воздушной смеси.

Двигатели, работающие от сжатия имеют серьезные преимущества перед классическими карбюраторными двигателями (или ДВС с внешним приготовлением рабочей смеси). Из недостатков дизелей следует отметить более сложное устройство, большую массу при той же мощности и проблемы при запуске на морозе. С последним недостатком боролись достаточно оригинально. Например, в ходе ВМВ в Великобритании выпускали легкие пехотные танки "Валентайн”, оснащенные дизельными двигателями. В виду несовершенства двигателей, их система подачи воздуха оснащалась обоймой со стеклянными ампулами с диэтиловым эфиром. При запуске не морозе, механик-водитель специальным рычагом приводил в действие механизм разбивания очередной ампулы, и происходило насыщение всасываемого в цилиндр воздуха парами эфира. Это облегчало запуск двигателя при морозе до -30 – 35оС. Всего было выпущено около 300 таких "Валентайнов”, практически все они попали по "Ленд-лизу" в СССР.

С самого начала эволюции ДВС, ученые стали искать пути повышения детонационной стойкости жидких топлив без повышения их температуры кипения. Первые существенные результаты были достигнуты в ходе первой мировой войны. Было отмечено, что разветвленные изомеры с той же молекулярной массой имеют более высокую стойкость к детонации, чем линейные молекулы. Тогда же родилась шкала так называемого "октанового числа”. За 1 в этой шкале принята стойкость н-гексана, за 100 принята стойкость изооктана. При этом, октановое число 80 означает, что для достижения данного октанового числа следует смешать 20 граммов н-гексана и 80 граммов изооктана. Разумеется, н-гексан ни кто не вводил и не вводит в состав топлива для ДВС уже почти сотню лет. А вот, изооктан является на сегодняшний день основным компонентом топлива для карбюраторных двигателей.

В начале, в 20-30 годы прошлого века, соответствующие фракции нефти просто подвергали изомеризации на катализаторе, включающем соединения переходных металлов и силикагель. Позже стали выделять ректификацией октан технической чистоты и изомеризовать его. При составлении топливной смеси, к изомеризованной фракции нефти добавляли нужное количество изооктана и получали требуемое октановое число. Благо, в те времена, октановые числа жидких топлив находились в пределах 50-70 единиц.

Дальнейший путь развития топлив для ДВС мы рассмотрим в нашей следующей беседе.

Категория: Топливо и энергетика | Просмотров: 1396 | Добавил: Chemadm | Теги: ДВС, нефть, жидкое топливо | Рейтинг: 4.8/20
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]