История развития автомобильных топлив, характеристика бензина

Государственное образоательное учереждение среднего профессионального образования.

«Кемеровский профессионально – техничекий техникум»

(ГОУ СПО КПТТ)

Введение в специальность по теме:

«История развития автомобильного топлива, характеристика бензина.»

подготовил

преподаватель устройства автомобилей

Фатеев Руслан Николаевич

г. Кемерово

2014

История развития автомобильных топлив

1.1 История развития бензина

Первые технологические манипуляции с нефтью проводили на Ухтинском (Россия) нефтяном промысле в 1745 г. Именно там был построен первый завод по очистке нефти. Он был очень прост: в печь ставили котел с трубкой, которая через бочку с водой вела в пустую бочку. Бочка с водой играла роль холодильника. Очищенную нефть использовали преимущественно в бытовых целях. В то время многие помещения освещались лампадами, в которые наливалась смесь очищенной нефти с растительным маслом.

А вот бензин официально первым получил английский физик Майкл Фарадей. Из всех соединений углерода и водорода в 1825 году он выделил одно, способное быстро загораться. А так как он синтезировал его из нефти, добытой где-то в Малой Азии, то и назвал его арабским словом. Бензин – благовонное вещество. Так переводится слово с арабского. В 1891 году русский инженер Шухов изобрел крекинг (от англ. cracking – расщепление). Это процесс разложения углеводородов нефти на более летучие вещества. Благодаря крекингу значительно увеличивается выход бензина из нефти. Бензин в качестве горючего был использован только в конце XIX века, когда господин Даймлер усовершенствовал двигатель внутреннего сгорания и сделал его движущей силой на автомобилях.

История развития дизельного топлива

Альтернативой и конкурентом бензину было дизельное топливо – в современном обиходе "дизель". Понятие "дизель" в наше время стало нарицательным, и у большинства людей вызывает ассоциации с топливом, а ведь понятие "дизельное топливо" произошло от названия двигателя, а двигатель этот назван по имени немецкого инженера Рудольфа Дизеля. Причем дизель по сути своей не имел никакого отношения к дизельному топливу. По замыслу изобретателя, конструкция должна была работать на дешевой угольной пыли. Однако эксперименты показали невозможность использования её в качестве горючего по причине проблемной подачи в цилиндры. Тогда было решено попробовать вместо неё тяжёлые фракции нефти типа керосина и мазута. Принцип же работы дизельного двигателя был следующим: в цилиндры засасывалось топливо, и под давлением сжималось до такой степени, что происходило самовозгорание. Идея была поистине революционной, и была оформлена как патент в 1893 году, но ещё пять лет ушло на конструирование работоспособного мотора. Он был очень далек от современного дизельного мотора.

История развития газообразных топлив

В 30-е годы ХIX века был создан двигатель, работающий на газо-воздушной смеси. Однако с изобретением автомобиля предпочтение было отдано бензину. О газе вспомнили лишь в 30-е годы прошлого века. Сначала были газогенераторные двигатели, топливом для которых выступали древесные чурки.Их сжигали в специальных емкостях, именуемых газогенераторами, при недостатке кислорода – в результате образовывалось большое количество недоокисленных продуктов, которые с успехом могли гореть в цилиндрах двигателя. Газогенераторные установки были довольно громоздкими и тяжелыми. Их масса колебалась от 400 до 600 кг. Розжиг газогенератора занимал 10-14 минут, расход древесных чурок равнялся около 53 кг/100 км пути, а запас хода – 60-70 км. Поэтому немедленно развернулись работы над газобаллонными автомобилями. Первым в этом деле выступил Советский Союз. В конце 30-х годов с конвейеров советских автозаводов начали сходить газобаллонные грузовики ЗИС-30 и ГАЗ-44, в двигателях которых применялся газ, вырабатываемый не газогенераторами, а подаваемый из баллонов. А в западных странах об использовании газа всерьез задумались после нефтяного кризиса середины 70-ых годов.

Автомобильные топлива

2.1 Автомобильные бензины

В состав бензинов входят углеводороды, выкипающие при температуре 35-200 °С. 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 важные из них:

Карбюр-анионные . 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 - при +20°С должна составлять 690-750 кг/м³ . При низкой плотности поплавок карбюратора тонет и бензин свободно вытекает из распылителя, переобогащая смесь

Вязкость - с ее увеличением затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси.

Испаряемость - способность переходить из жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе.

Давление насыщенных паров - чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. Бензины с высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя.

Коррозионные свойства. Бензины должны обладать минимальным коррозионным воздействием на металлы, которое зависит от содержания в топливе водорастворимых кислот и щелочей, органических кислот и сернистых соединений. Сильным коррозионным действием по отношению к черным и цветным металлам обладают минеральные кислоты. Их присутствие в бензинах, наряду со щелочами, активно коррозирующими цветные металлы, недопустимо.

Низкотемпературные свойства - характеризуют работоспособность топливоподающей системы зимой. При низких температурах происходит выпадение кристаллов льда в бензине и обледенение деталей карбюратора. В бензине в растворенном состоянии находится несколько сотых долей процента воды. С понижением температуры растворимость воды в бензине падает, и она образует кристаллы льда, которые нарушают подачу бензина в двигатель.

Склонность к отложениям. К отложениям относят липкие продукты, оседающие в деталях системы питания автомобилей, и нагары в камерах сгорания двигателей. Источниками образования липких отложений являются химически нестойкие углеводороды, смолистые вещества, тяжелые неиспарившиеся фракции бензина, а также продукты разложения углеводородов смазочного масла. Наибольшие отложения вызывают смолистые вещества, образующиеся при окислении химически нестойких непредельных углеводородов и сернистых соединений, находящихся в бензинах.

Сгорание бензина. Под "сгоранием" применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов топлива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температура паров при горении достигает 1500-2400 °С.

Теплота сгорания (теплотворная способность) - количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг жидкого или твердого и м³ газообразного топлива.

Нормальное и детонационное сгорание. При нормальном сгорании процесс протекает плавно с почти полным окислением топлива и скоростью распространения пламени 10-40 м³ /с. Когда скорость распространения пламени возрастает, возникает детонационное сгорание, характеризующееся неравномерным протеканием процесса, скачкообразным изменением скорости движения пламени и возникновением ударной волны. Внешне детонация проявляется в появлении звонких металлических стуков - результата многократных отражений от стенок камеры сгорания образующихся ударных волн. В топлива, детонационная стойкость которых не соответствуют требованиям, добавляют высокооктановые компоненты (бензол, этиловый спирт) или антидетонаторы.

Антидетонаторы. Несколько десятилетий применяют тетраэтилсвинец (ТЭС) в сочетании с веществами, обеспечивающими отсутствие отложений окислов свинца в камере сгорания, так называемыми выносителями. Например, в 1 кг бензина А-76 содержится 0,24 г ТЭС. В чистом виде ТЭС не применяют, а используют этиловую жидкость (ЭЖ), состоящую из ТЭС, выносителей и красителей. ТЭС ядовит, поэтому искусственное окрашивание бензина, предупреждает об опасности. Добавлением ЭЖ увеличивают ОЧ на 8-12 единиц. Главный недостаток ТЭС - ядовитость. Углеводороды, входящие в состав бензинов, различаются по детонационной стойкости. Наименее стойки к детонации нормальные парафиновые углеводороды, наиболее - ароматические. Остальные углеводороды, входящие в состав бензинов, по детонационной стойкости занимают промежуточное положение.

Варьируя углеводородным составом, получают бензины с различной детонационной стойкостью, которая характеризуется октановым числом (ОЧ).

ОЧ - это условный показатель детонационной стойкости бензина, численно равный процентному содержанию (по объему) изооктана в смеси с нормальным гептаном, равноценной по детонационной стойкости испытуемому топливу. Для любого бензина октановое число определяют путем подбора смеси из двух эталонных углеводородов (нормального гептана с ОЧ=0 и изооктана с ОЧ=100), которая по детонационным свойствам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание в этой смеси изооктана принимают за ОЧ бензина.

Определение ОЧ производится на специальных моторных установках. Существуют два метода определения ОЧ - исследовательский (ОЧИ - октановое число по исследовательскому методу) и моторный (ОЧМ - октановое число по моторному методу).

Маркировка бензинов включает одну или две буквы и цифру: буква «А» - бензин автомобильный, «И» - исследовательский метод определения ОЧ (если нет «И» - то моторный), цифра указывает на октановое число.

Бензины, за исключением марки АИ-98, подразделяются на виды:

летний - для применения во всех районах, кроме северных и северо-восточных, в период с 1 апреля до 1 октября; в южных районах допускается применять летний вид бензина в течение всего года;

зимний - для применения в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах; в остальных районах - с 1 октября до 1 апреля.

Список использованной литературы

1. Родичев, В.А. Легковой автомобиль: учебное пособие / В.А. Родичев. - Ростов-на-Дону: Феникс 2006. -300 с.

2. Пузанков, А.Г Автомобили: учебное пособие/ А.Г. Пузанков. - Санкт-Петербург: Слон 2007. -187 с.

Использованные материалы и Интернет-ресурсы

1.Азбука ДВС – свободная энциклопедия [Электронный ресурс].- http://azbukadvs.ru/.- (дата обращения: 15.09.2014).

2.Мастер Кар – свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. - http://amastercar.ru/articles/auto_repair_device.shtml.- (дата обращения: 15.09.2014).

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/72240-istorija-razvitija-avtomobilnyh-topliv-harakt