Топливо для двигателей внутреннего сгорания классификация топлив основные способы получения топлив

Топливо для двигателей внутреннего сгорания

Для питания двигателей внутреннего сгорания применяются жидкие и газообразные виды топлива. Наибольшее распространение получило жидкое топливо — бензин для карбюраторных двигателей и дизельное топливо для дизелей. Газообразные топлива, главным образом сжиженные газы, применяют для двигателей газобаллонных автомобилей.

Автомобильный бензин — легкое моторное топливо, состоящее из жидких углеводородов. Бензины получают из нефти путем ее тепловой переработки. Они представляют собой бесцветную жидкость со специфическим запахом и плотностью 0,70. 0,76 г/см 3 .

Основными свойствами бензина, характеризующими его эксплуа­тационные качества, являются испаряемость, теплота сгорания и детонационная стойкость.

Испаряемость бензина зависит, главным образом, от его фракционного состава, который определяется температурой перегонки 10,50 к 90% его объема. Чем больше в бензине легких фракций, т.е. его составляющих частей, полученных при более низкой температуре переработки нефти, тем лучше испаряемость бензина.

Теплотой сгорания топлива называется качество теплоты, которое выделяется при его полном сгорании в нормальных условиях. Бензин, также как и дизельное топливо, имеет высокую теплоту сгорания, составляющую около 44 МДЖ/кг.

Детонационная стойкость характеризует способность бензина быстро и плавно сгорать. Детонацией называется сверхбыстрое сгорание рабочей смеси в виде взрыва. Скорость нормального сгорания рабочей смеси составляет 20. 40 м/с, при детонации -2000 м/с и выше. Детонация сопровождается резкими металлическими стуками, дымным выпуском, снижением мощности и экономичности двигателя.

Детонационную стойкость бензина оценивают октановым числом. Этот показатель определяется на специальной установке путем сравнения испытуемого бензина с эталонным топливом (смесь изооктана с гектаном). Чем больше октановое число бензина, тем меньше он детонирует и тем большую степень сжатия может иметь двигатель. Для повышения октанового числа к бензину добавляют антидетонаторы. Наиболее сильным антидетонатором является этиловая жидкость. Такой бензин называется этилированным. Этиловая жидкость содержит свинец, поэтому этилированные бензины ядовиты, для предупреждения их окрашивают в красно-оранжевый или сине-зеленый цвет.

Нефтеперерабатывающая промышленность выпускает следующие марки бензина: А-72, А-76, АИ-93, АИ-98. Маркировка обозначает: А-автомобильный, И- октановое число получено исследовательским методом, числа (72, 76, 93, 98) — величина октанового числа.

Все бензины, кроме А-93, выпускаются в летнем и зимнем вариан­тах и различаются температурой перегонки 10% и 50% (т.е. количеством легких и средних фракций, а значит, и испаряемость). Летние бензины применяют в период с 1 апреля до 1 октября во всех районах, кроме северных и северо-восточных, и в течение всего года -в южных районах. Зимние бензины применяют в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах и с 1 октября до 1 апреля — в остальных районах.

Бензин А-72 предназначен для двигателей со степенью сжатия от 6,2 до 7,0 (УАЗ-69, ЗАЗ-451, ГАЗ-53Ф и др.). Бензин А-76 применяется для двигателей со степенью сжатия до 8,2 (ГАЗ-66, ЗиЛ-131 и др.), АИ-93 для двигателей со степенью сжатия 8,2. 9,0 (ГАЗ-24 «Жигули», «Москвич» и д.р.), АИ-98 — со степенью сжатия более 9,0 (ЗиЛ-114, .ЗиЛ-117). Для двигателей «Чайка» и других автомобилей этого класса выпускается автомобиль марки «Экстра».

Дизельное топливо является также продуктом переработки нефти, в основном ее тяжелых фракций. Оно состоит из жидких углеводородов и частично из растворенных в них твердых углеводородов (парафина), плотность 0,830. 0,865 г/см 3 .

Основными свойствами дизельного топлива являются: вязкость, температура помутнения и застывания, испаряемость, способность обес­печить мягкую работу двигателя, содержание в топливе серы, склонность к нагарообразованию.

Вязкость топлива определяет его подачу и впрыск в цилиндры, а также способность смазывать детали топливо подающей аппаратуры. Оптимальной считается вязкость топлива 2.5. 8,5 сСт. Помутнение топлива и затем и его застывание происходит при выделении в нем кристаллов парафина вследствие понижения температуры; этот показатель определяет марку и условия применение топлива.

Испаряемость дизельного топлива характеризует его способность к быстрому испарению и самовоспламенению в камере сгорания двигателя; это свойство оценивается фракционным составом (температурой выкипа­ния 50% и 90% перегоняемого топлива).

Способность топлива обеспечить мягкую работу дизеля оценивает­ся цетановым числом. Мягкая работа двигателя достигается при плавном нарастании давления в процессе сгорания, что возможно в случае вос­пламенения топлива сразу же после поступления в цилиндры первых его частиц. Запаздывание воспламенения приводит к единовременному сгора­нию значительного количества топлива, резкому возрастанию давления и жесткой работе двигателя. Цетановое число — это условная величина равная процентному содержанию цетана в его смеси с альсбамэтилнафталином, которая одинаковая по самовоспламеняемости с данным топливом.

Более высокое цетановое число показывает, что топливо может обеспечить более мягкую работу двигателя. Склонность топлива к образованию нагара оценивается его коксуемостью, которая должна быть не более 0,05%.

Содержание серы в топливе характеризует износостойкость деталей двигателя, поэтому эта величина строго ограничивается. По ГОСТ 300-82 дизельное топливо выпускается трех марок:

Л (летнее), 3 (зимнее), А (арктическое). По содержанию серы дизельное топливо подразделяется на два типа: не более 0,2%, не более 0,5%.

Летнее топливо применяют только при температуре окружающего воздуха выше 0°С, зимнее — при температуре до — 30°С, при более низких температурах следует применять арктическое топливо.

Только качественная недорогая мебель производства России. Вся мебель проверена специалистами.

Источник

Бензин, дизель, пропан, водород: краткий гид по видам автомобильного топлива

Не заправишь — не поедешь. Большинство водителей используют бензин (АИ-92/95 и пр.) и дизель (ДТ). Но ведь помимо традиционных типов топлива существуют газ, водород и азот. О видах автомобильных «рационов» и их особенностях — в разборе Mafin Media.

Классический поршневой двигатель внутреннего сгорания работает за счет возгорания сжатой топливовоздушной смеси. Иными словами, для того чтобы ехать, нужно постоянно сжигать топливо, заставляя внутренние части двигателя вращаться. Так устроены наиболее популярные автомобильные (и не только) моторы. Но что именно сгорает внутри цилиндров? Начнем с самого популярного.

Бензин

Латинское слово benzoe — производное от арабского lubán-ǰâvî, что означает «благовоние с острова Ява». Вероятнее всего, название связано с ароматным бензойным маслом, которое добывают из растений. Современные же бензины изготавливаются из нефти: так называемым домашним (устаревшим) способом прямой перегонки и современными методами, которые могут сочетать как термическую, так и химическую обработку «черного золота».

Для конечного покупателя все сводится к тому, чтобы купить бензин, который подходит двигателю по октановому числу. Проще говоря, чем выше октановое число, тем лучше бензин сгорает и тем реже он «детонирует», то есть взрывается. Подобные взрывы в двигателе не опасны для здоровья окружающих, но могут навредить банковскому счету владельца авто: напоенный неподходящим горючим двигатель (особенно современный) быстро придет в негодность.

В России пальму первенства удерживают 95-й и 92-й бензины, хотя существуют также АИ-98 и АИ-100, предназначенные для высокофорсированных двигателей. Какой из них заливать именно в ваш автомобиль — всегда можно узнать в руководстве по эксплуатации авто или прочитать на внутренней стороне лючка бензобака.

Дизельное топливо

Дизтопливо, или, по старинке, «солярка»: название происходит от немецкого solaröl — «солнечное масло», желтоватая жидкость, получившаяся еще в XIX веке при перегонке нефти. При этом солярка как таковая в автомобилях не используется. А вот автомобильное дизельное топливо предназначено для моторов, отличных от бензиновых способом воспламенения.

Если в бензиновом моторе поджигание смеси происходит за счет электрических искр, то в дизельном — за счет сжатия. Важнейший показатель здесь — цетановое число, определяющее скорость воспламенения горючего. В среднем цетановые числа колеблются от 45 до 55 единиц в зависимости от типа и качества топлива. По типу солярка делится на летнюю, зимнюю и арктическую. Они отличаются температурой загустения. Самые «суровые» зимние топлива могут сгорать даже при температуре минус 50 °C!

Пропан и бутан

Пропан и бутан — самые известные альтернативные виды топлива. Обычно они смешиваются и для краткости именуются просто пропаном. При помощи относительно недорогих переделок обычный атмосферный бензиновый мотор можно «научить» им питаться.

Пропан имеет меньшую по сравнению с бензином плотность, поэтому расход будет выше — но и стоит газ обычно раза в два дешевле. Следует учесть, что внесение таких изменений в конструкцию автомобиля почти со стопроцентной вероятностью приведет к потере гарантии, поэтому перед газификацией нового авто стоит просчитать риски: при небольших пробегах экономия, скорее всего, будет незаметной.

Метан и водород

Помимо пропан-бутана в качестве топлива используется природный газ — метан , который добывается напрямую из месторождений. Оба этих вида топлива более экологичны, чем уже упомянутые бензин и ДТ, но инфраструктура АГЗС (автогазозаправочных станций), по крайней мере в России, развита хуже. Не стоит забывать, что баллоны, предназначенные для хранения газа, обычно занимают место в багажнике легкового автомобиля и ограничивают его грузоподъемные возможности. Кроме того, метан содержится в баллонах под давлением 200-250 атмосфер. Это очень взрывоопасно! Иногда такая «экономия» может закончиться для автовладельца плачевно.

Другой не менее известный, но куда менее популярный газ — водород . Если пропан-бутан добывается, как и бензин, при переработке нефти, то водород можно получить намного более экологичным способом: из воды при помощи электрического тока. Такой процесс называется электролизом. Кстати, первый известный в истории водородный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) получал топливо как раз таким путем: его сконструировал в начале XIX века французский изобретатель Исаак де Риваз.

Несмотря на раннее появление двигателя на водороде, этот газ и по сей день используется нечасто. Основной принцип работы двигателя тот же, но дополнительно для работы ДВС на водороде нужны либо электролизер (установка, добывающая газ из воды), либо водородный топливный элемент — «батарейка», которую нужно заправлять. Обе конструкции значительно повышают стоимость авто, поэтому большинство водородных автомобилей остаются концепт-карами.

Еще слабее распространено питание автомобиля азотом : этот газ сгорает быстрее традиционных видов топлива и требует не только баллонов для хранения, но и определенной переделки мотора. Закись азота N2O периодически впрыскивается в камеру сгорания двигателя для кратковременного получения дополнительной мощности. В этом случае она смешивается с обычной топливно-воздушной смесью и позволяет мотору «съесть» больше, увеличивая отдачу. В гражданской эксплуатации такие доработки используются крайне редко, оставаясь продуктом индивидуального тюнинга.

Биодизель/биоэтанол

Биодизелем называют топливо, добываемое из растительного, соевого и рапсового масел, а также животных жиров. При смешивании в небольших пропорциях со стандартным ДТ этот вид топлива может заливаться в мотор без изменения конструкции и обладает завидной экологичностью за счет биоразлагаемости. Однако за все нужно платить: биодизель требует площадей для посадки растений и обходится дороже своего собрата без приставки био-.

Свои минусы есть и у биоэтанола , представляющего собой этиловый спирт. Его октановое число выше 100, поэтому применяется он в основном «коктейльно» — в смеси с бензином, чтобы избежать повреждения моторов, рассчитанных на топливо попроще. Кроме того, поскольку это спирт, в нем есть вода. А значит топливная система должна быть стойка к коррозии и подогреваться зимой.

Как и биодизель, биоэтанол требует посевных площадей, например с сахарным тростником, и с традиционными бензином, газом и дизельным топливом полноценно конкурировать пока не может.

Источник

Классификация моторного топлива

Большая часть всех производимых нефтепродуктов приходится на горючее для двигателей. Его можно классифицировать по методу производства, применению, основным характеристикам. Все моторные топлива предназначены для двигателей внутреннего сгорания: поршневых, газотурбинных, реактивных.

Способ получения

По этому признаку горючее можно разделить на 2 группы – дистиллятное и остаточное. Переработка нефти начинается с атмосферной перегонки. В ректификационной колонне из сырья выпаривают топливные дистилляты – компоненты светлых нефтепродуктов: бензина, керосина, дизеля. После атмосферной ректификации остается мазут, который в дальнейшем можно подвергнуть вакуумной перегонке.

По составу и, соответственно, температуре выкипания нефтепродукты не имеют четкого разграничения. Так, керосин состоит из тяжелых фракций бензина и легких компонентов ДТ. Газойль получают и при атмосферном давлении, и в вакууме; он входит в состав дизеля и мазута.

Соответственно, ДТ, бензин и керосин являются дистиллятным топливом; флотский мазут – остаточным. Классификация основана на первичной переработке нефти. На самом деле, горючее получают в результате крекинга. К тому же, сырьем для МТ может служить не только нефть, но и природный газ, уголь, сланец, битум, органические отходы. Но бензин, из чего бы он ни был изготовлен, относят к дистиллятам.

Применение (принцип работы двигателя)

Для различных ДВС производятся следующие виды моторного топлива:

• карбюраторное (бензин);
• дизельное;
• реактивное;
• газотурбинное;
• тяжелое моторное топливо.

Бензины, в свою очередь, делятся на автомобильные и авиационные. Даже если двигатель оснащен инжектором (форсунками), но воспламенение смеси происходит от искры, топливо все равно карбюраторное – такая терминология. Сюда же относится керосин, лигроин.

К дизелям можно отнести также судовое маловязкое топливо (СМТ). Горючая смесь в цилиндре детонирует под давлением. ДТ состоит из керосиновых, газойлевых, соляровых фракций.

Тяжелое моторное топливо – флотский мазут. Служит горючим для калоризаторного двигателя, т.н. «полудизеля». Производится также мазут для котельных, но он не относится к МТ.

Горючее для авиационных реактивных двигателей состоит главным образом из керосиновых фракций. Обладает повышенной термостабильностью, что достигается путем гидроочистки и другими методами.

В качестве горючего для газовых турбин используются различные вещества. Однако иногда газотурбинное топливо выделяют в отдельный пункт классификации. Основные требования – малая зольность; низкое содержание примесей, провоцирующих коррозию.

Классификация по характеристикам

Могут фигурировать как эксплуатационные, так и физико-химические показатели.

Агрегатное состояние

Горючее может быть:

Газообразное и жидкое моторное топливо вряд ли вызывает вопросы. Газовые турбины (которые относятся к ДВС) иногда работают на измельченном угле. В этом случае он является моторным топливом.

Содержание серы

Бензин и ДТ подразделяют на экологические классы: К3, К4, К5 (Евро-3, 4, 5). Горючее для судовых двигателей мало различается по этому признаку: дизель DMX содержит до 1% сернистых соединений, остальные (в т.ч. флотский мазут) – до 1,5%. С 2020 года и для СМТ, и для остаточного топлива вводится максимальное значение 0,5%.

Другие показатели

Бензин классифицируют по октановому числу. Флотский мазут – по кинематической вязкости. ДТ – по температуре фильтруемости (Л, З, Е, А, либо сорт). Классификация моторного топлива любого вида может производиться по многим критериям.

Источник