Полезные статейки про бензин

[888 1]

Буду по порядку выкладывать интерестные статьи про бензины, их составы, историю, компоненты бензинов их октановые числа, энергоемкости и принципы работы в ДВС.

Заранее прошу простить за неточности в переводе но общий смысл понятен и очень познавателен.

Изменено 14 августа, 2012 пользователем 888

[888 1]

Какая энергия освобождается при сгорании бензина?

Важно отметить, что теоретическое энергосодержание бензина, сгорающего в воздухе, зависит только от содержания водорода и углерода. Энергия высвобождается при окислении (горении) водорода и углерода с выделением воды и углекислого газа. Октановое число не оказывает фундаментального влияния на энергосодержание, и фактически использованные в бензине углеводороды и оксигенаты определяют как отдачу энергии, так и детонационную стойкость.

Вот две важные реакции:

C + O2 = CO2

H + O2 = H2O

Масса или объем воздуха, необходимого для обеспечения достаточного для такого полного сгорания количества кислорода, называется стехиометрической массой или объемом воздуха. Недостаток воздуха = «богатая», избыток = «бедная» смесь, и стехиометрическая масса воздуха зависит от соотношения углерод : водород топлива. Процедуры расчета стехиометрических соотношений воздух-топливо полностью задокументированы в стандарте SAE [35].

Используются следующие атомные массы: Водород = 1.00794, Углерод = 12.011,

Кислород = 15.994, Азот = 14.0067 и Сера = 32.066.

Состав воздух на уровне моря (данные 1976 года, следовательно, меньшее значение для CO2):

Газ... Объемная часть .......Молекулярный вес......Относительная масса

N2.... 0.78084.........................28.0134.......................21.873983

O2....0.209476........................31.9988........................6.702981

Ar.....0.00934..........................39.948.........................0.373114

CO2..0.000314........................44.0098.......................0.000365

He

Kr

Xe

CH4

H2

Воздух...................................................................28.964419

Для нормального гептана C7H16 с молекулярным весом = 100.204

C7H16 + 11O2 = 7CO2 + 8H2O

Таким образом, для 1,000 кг C7H16 требуется 3,513 кг O2 = 15,179 кг воздуха.

Химическое стехиометрическое сжигание углеводородов с кислородом можно записать так:

CxHy + (x + (y/4))O2  xCO2 + (y/2)H2O

Часто для упрощения принимают, что от воздуха остается азот, который можно добавить в выражение для определения состава выхлопа.

Как правило, максимальная мощность достигается при слегка обогащенной смеси, а максимальная экономия топлива – при слегка обедненной.

Энергосодержание бензина измеряется сжиганием всего топлива внутри калориметра с бомбой и измерения роста температуры.

Теплотворная способность семейств углеводородов фактически одинакова, что не удивляет, поскольку они имеют практически одинаковые соотношения углерод-водород. Ниже приведена теплотворная способность [36] жидких (ж) и газообразных (г) видов топлива, преобразованных в газообразные продукты – за исключением 2-метилбутена-2, для которого есть только данные о газообразном состоянии. * = октановое число смешения с бензином согласно данным API Project 45 при использовании базового топлива с октановым числом 60, а числа в скобках – октановые числа смешения, используемые в современных видах топлива.

Топливо....Состояние.....Теплота МДж/кг........ЭОЧ........МОЧ

н-гептан........... ж............. 44.592.....................0............0

изооктан.......... ж............. 44.374...................100.........100

толуол..............ж............. 40.554...................124.........112

2-метилбутен-2................. 44.720...................176.........141

Поскольку в наличии вся информация, теплота сгорания разных видов топлива может быть оценена достаточно точно исходя из таких свойств углеводородного топлива, как плотность, содержание серы и анилиновая точка (которая показывает содержание ароматических углеводородов).

Стоит отметить, что поскольку оксигенаты содержат кислород, который не производит энергию, энергосодержание у них значительно ниже. Их добавляют для повышения октанового числа, но не для увеличения отдачи энергии. Двигателю, который настроен на использование оксигенатов, для получения той же мощности потребуется больше топлива, но оно будет сгорать чуть эффективнее, таким образом, коэффициент мощности не идентичен коэффициенту энергоемкости. Оксигенаты также требуют дополнительной энергии на испарение.

энергосодержание, МДж/кг Теплота парообразования, МДж/кг Содержание кислорода, вес.%

Метанол............19.95............................... 1.154.............................................. 49.9

Этанол..............26.68.............................. 0.913.............................................. 34.7

МТБЭ................35.18.............................. 0.322.............................................. 18.2

ЭТБЭ................36.29.............................. 0.310............................................... 15.7

ТАМЭ................36.28.............................. 0.323.............................................. 15.7

Бензин.............42 - 44............................ 0.297.............................................. 0.0

Типичные значения теплотворной способности для коммерческого топлива в мегаджоулях на килограмм [37]:

Водород................................. 141.9

Углерод до CO....................... 10.2

Углерод до CO2..................... 32.8

Сера до двуокиси серы.......... 9.16

Природный газ....................... 53.1

Сжиженный нефтяной газ....... 49.8

Авиационный бензин.............. 46.0

Автомобильный бензин........... 45.8

Керосин................................. 46.3

Дизель................................... 45.3

Очевидно, что для автомобилей следует брать в расчет низшую теплотворную способность, поскольку вода выпускается в виде пара. Двигатель не использует дополнительную энергию от конденсации пара в воду. Теплотворная способность – это максимальное количество энергии, которое может быть получено из топлива путем сжигания, но реальность такова, что в современных двигателях с искровым зажиганием можно получить термический КПД, равный всего лишь 20-40%, этот предел вызван ограничениями конструкции и материалов, не позволяющими использовать оптимальный температурный режим. Двигатель с воспламенением от сжатия (дизель) может работать с большим термическим КПД, и обычно в большем диапазоне режимов. Отметим, что КПД сжигания топлива высок, а термический КПД двигателя низок из-за потерь. У двигателя с искровым зажиганием при 25% полезной мощности на коленвале потери состоят из 35% на охлаждение, 33% на выхлоп и 12% на окружение.

Изменено 14 августа, 2012 пользователем 888

[888 1]

Почему разность называют «чувствительностью»?

ЭОЧ – МОЧ = Чувствительность. Поскольку испытания по двум методам проводятся при различных условиях, в частности, при разных температурах топливной смеси на входе и разных оборотах двигателя, топливо, более чувствительное к изменениям условий эксплуатации, будет иметь большую разность октановых чисел, измеренных при различных условиях. Современные виды топлива обычно имеют разность около 10. Для американского неэтилированного бензина с (ЭОЧ+МОЧ)/2 = 87 рекомендовано МОЧ 82 и более, таким образом исключаются бензины с очень высокой чувствительностью [39]. Вызывают беспокойство последние изменения в европейских бензинах, поскольку обнаружились неэтилированные виды топлива с высокой чувствительностью, которые не соответствуют МОЧ = 85 согласно европейским требованиям к бензину EN228 [106].

Что такое распределение октанового числа топлива?

Специфические требования к октановому числу, зависящему от топлива, обусловлены комбинацией автомобиля и двигателя. Если октановое число изменяется в пределах интервала кипения, двигатель может детонировать на одной марке бензина с (ЭОЧ+МОЧ)/2 = 87, и не детонировать на другой. Это «распределение октанового числа» особенно важно при резких изменениях нагрузки, таких как большая загрузка, полный газ, ускорение. Топливо может разделиться в бензопроводе, очень летучая фракция достигнет камеры сгорания первой, и если у этой фракции низкое октановое число, будет происходить детонация, пока не поступят менее летучие фракции с более высоким октановым числом [27,28].

В некоторых требованиях к топливу указывают дельту ЭОЧ, чтобы гарантировать постоянство октанового числа в интервале кипения топлива. Распределение октанового числа редко было проблемой при алкилсвинцовых составах, поскольку кривые октанового числа тетраметилсвинца и тетраэтилсвинца были хорошо изучены, но для новых, реформулированных бензинов с низким содержанием ароматических углеводородов оно может стать основной проблемой, так как МТБЭ кипит при 55°C, а этанол при 78°C. Водители заметили, что бензин с (ЭОЧ+МОЧ)/2 = 87 одного производителя нужно заменять бензином с (ЭОЧ+МОЧ)/2 = 89 другого, и что это вызвано совокупностью стиля вождения, конструкции двигателя, массы автомобиля, распределения октанового числа топлива, летучести топлива и используемых присадок – улучшителей октанового числа.

Дает ли топливо с более высоким октановым числом прирост мощности?

Современные двигатели со сложной системой управления могут эффективно работать на более широком диапазоне октановых чисел, но все равно существует оптимальное для двигателя октановое число при конкретных условиях эксплуатации.

Более старые автомобили без таких систем более ограничены в выборе топлива, поскольку мотор не может автоматически подстроиться под низкооктановое топливо. Поскольку детонация очень сильно разрушает двигатель, владельцы старых машин должны использовать топливо, которое не будет детонировать при самых востребованных для данного двигателя условиях работы, и должны продолжать использовать это топливо, даже если необходимость в таком октановом числе возникает очень редко.

Если вы уже используете топливо с правильным октановым числом, при переходе на более высокооктановое топливо вы не получите прироста мощности. Двигатель будет продолжать работать на оптимальных настройках, и более высокое октановое число не окажет влияния на систему управления. Ходовые качества и экономичность останутся теми же. Бензин с большим октановым числом стоит дороже, и вы просто выбросите деньги на ветер. Если вы используете топливо с октановым числом чуть ниже оптимального, более высокооктановое топливо заставит систему управления двигателем перейти к оптимальным настройкам, что, возможно, даст и прирост мощности, и улучшение экономичности. Чтобы всегда ездить на самом выгодном топливе, не теряя ходовых качеств, можно менять октановое число от сезона к сезону (уменьшая его зимой).

Если вы нашли топливо, которое держит двигатель на оптимальных настройках, переход даже на топливо с более высоким октаном не даст преимуществ. Рекомендации производителей отличаются консервативностью, так что вы можете осторожно уменьшить октановое число. Наказанием за грубую ошибку в выборе октанового числа и незнание реального положения может стать дорогостоящее повреждение двигателя.

Повышается ли износ двигателя при использовании топлива с заниженным октановым числом?

Если вы соблюдаете требования двигателя по октану, то нет. Если вы не соблюдаете эти требования, детонация сразу же начинает разрушать двигатель. Нельзя использовать топливо, которое производит устойчивую слышимую детонацию, поскольку оно разрушает двигатель. Если октановое число является только-только достаточным, система управления двигателем отойдет от оптимальных настроек, и самой большой неприятностью от этого будут возросшие расходы из-за плохой экономичности.

Для того, чтобы двигатель работал долго и надежно, следует по возможности всегда эксплуатировать его при оптимальных настройках. Износ двигателя в основном зависит от его конструкции, производства, обслуживания и смазки. Если требования по октану и по «дизелингу» соблюдены, повышение октанового числа не окажет благоприятного воздействия на двигатель. «Дизелинг» – это тенденция двигателя к продолжению работы после отключения зажигания, она обсуждается более подробно в пункте 8.2. На износ двигателя, скорее влияют качество бензина и пакет присадок, а не октановое число.

[888 1]

Что такое «возобновляемое» топливо, или оксигенат?

Общее определение термина «возобновляемый» состоит в том, что углерод производится из биомассы и, таким образом, не вносит свой вклад в увеличение выбросов CO2. Если смотреть на вопрос достаточно масштабно, то ископаемое топливо можно назвать «возобновляемым» в сроки около 100 миллионов лет . Вокруг предписания EPA, требовавшего, чтобы определенные процент оксигенатов в бензине производился из «возобновляемых» источников [88], разгорелась основная битва между лобби этанола/ЭТБЭ (аграрная промышленность, производители зерна) и лобби метанола/МТБЭ (нефтяные компании, нефтехимия). 28 Апреля 1995 года Федеральный апелляционный суд навсегда отменил правило EPA, требующее применения «возобновляемых» оксигенатов, и оксигенаты, полученные из ископаемого топлива, например, МТБЭ, были признаны допустимыми [89].

К сожалению, «возобновляемый» этанол не может конкурировать при цене на сырую нефть $18 за баррель, поэтому предусмотрена федеральная субсидия ($0.54/галлон США) и дополнительные субсидии штатов (11 штатов, от $0.08 (Мичиган) до $0.66 (Теннеси) на галлон США). Этанол и ЭТБЭ, получаемый из этанола, вероятно, еще используются в штатах, где субсидии позволяют им конкурировать с другими оксигенатами.

Наносит ли оксигенированный бензин вред моей машине?

В приведенных ниже комментариях предполагается, что ваш автомобиль предназначен для работы на неэтилированном бензине, в противном случае может возникнуть, например, усиленный износ седла выпускного клапана. Вред двигателю не будет нанесен, если бензин имеет правильный состав и вы выбрали соответствующее октановое число, но оксигенированный бензин нанесет ущерб вашему карману. В первый год обязательного применения оксигенатов некоторые нефтепереработчики недостаточно тщательно подбирали состав оксигенированного бензина, и возникли проблемы с ходовыми качествами и выбросами. Сейчас состав бензина большинства признанных брендов тщательно подобран. Некоторые старые угольные фильтры могут плохо работать с оксигенированным бензином, но это зависит от вида используемого угля. То, как ваша машина отзывается на оксигенированный бензин, зависит от системы управления двигателем и от настроек. Современная система автоматически подстраивается под все принятые сегодня концентрации оксигенатов, поэтому потребление топлива вырастет. Более старому двигателю с худшими эксплуатационными свойствами для поддержания приемлемых ходовых качеств может понадобиться настройка.

Чтобы определить наиболее подходящий для вашей машины бензин, будьте готовы испробовать несколько разных брендов оксигенированного или реформулированного бензина, а также менять его в соответствии со временем года. Это происходит потому, что производитель может выбрать, какой оксигенат ему использовать, его топливо может отличаться от конкурентов по некоторым параметрам, например, по летучести.

Большинство историй о коррозии происходят от коррозии легких металлов (алюминия, магния) в безводном метаноле, хотя добавление либо 0.5% воды в чистый метанол, либо ингибиторов коррозии в метанол-бензиновые смеси помогает устранить ее. Если вы наблюдаете коррозию, поговорите с поставщиком топлива. Оксигенированное топливо может либо вспучивать, либо усаживать некоторые эластомеры в старых автомобилях, в зависимости от содержания в топливе ароматических углеводородов и олефинов. Машины, выпущенные после 1990 года, не должны испытывать проблем с совместимостью, а после 1994 года – и с ходовыми качествами, но они будут потреблять больше топлива, в зависимости от настроек и системы управления двигателем.

Какое влияние оказывает степень сжатия?

Большинство людей знают, что повышение степени сжатия при той же конструкции двигателя требует повышения октанового числа топлива. Увеличение степени сжатия повышает теоретический термодинамический КПД двигателя, в соответствии со стандартным выражением

КПД = 1 - (1/коэфф.сжатия)^-1

где  = отношение удельных теплоемкостей рабочей среды при постоянном давлении и постоянном объеме (в большинстве случаев рабочая среда – воздух, и он принимается в качестве идеального газа). Известно, что термический КПД двигателя с искровым зажиганием на бензиновом топливе достигает максимума при коэффициенте сжатия 17:1 [23].

Лучший КПД достигается, когда двигатель находится на грани детонации, поэтому применяют датчики детонации (фактически, датчики вибрации). КПД двигателей с малой степенью сжатия меньше, поскольку они не могут передать на маховик такую же мощность, какая передается при идеальном сгорании. Для типового карбюраторного двигателя, без системы управления [27.38]:

Степень сжатия Требуемое октановое число Термический эффективный коэффициент полезного действия (полный газ )

5:1................................... 72........................................................... -

6:1................................... 81........................................................... 25 %

7:1................................... 87........................................................... 28 %

8:1................................... 92........................................................... 30 %

9:1................................... 96........................................................... 32 %

10:1................................. 100......................................................... 33 %

11:1................................. 104......................................................... 34 %

12:1................................. 108......................................................... 35 %

С современными двигателями ситуация значительно лучше, и изменения характеристик топлива и конструкции двигателей позволят увидеть новые улучшения, но значительные показатели, видимо, требуют усовершенствованного топлива и материалов двигателя

Какое влияние оказывает изменение соотношение воздух-топливо?

Обычно наибольшая тенденция к детонации наблюдается при соотношении воздух-топливо около 13,5:1, но очень зависит от двигателя. Максимальные требования по октановому числу современных двигателей с системами управления сейчас находятся на уровне 14,5:1. Для данного бензинового двигателя зависимость между термическим КПД, соотношением воздух-топливо и мощностью достаточно сложна. Стехиометрическое сжигание (соотношение воздух-топливо = 14,7:1 для типового неоксигенированного бензина) не совпадает ни с максимумом мощности, который достигается при соотношениях около 12-13:1 (богатая смесь), ни с максимумом термического КПД, который находится около соотношений 16-18:1 (бедная смесь). Соотношение воздух-топливо регулируется на неполном газу с помощью замкнутого контура, использующего датчик кислорода в выпуске. Традиционно, обогащение смеси для достижения максимальной мощности используется на полном газу, чтобы снизить детонацию при лучших ходовых качествах [38]. При повышении соотношения воздух-топливо на 1,0 (обеднение) требуется увеличение октанового числа (ЭОЧ+МОЧ)/2 приблизительно на 2 [111]. Если смесь обеднена, уменьшается скорость пламени и, следовательно, меньшее тепла преобразуется в механическую энергию, при этом нагревается головка и стенки цилиндра, потенциально провоцируя детонацию. Возможны ситуации, когда смесь обеднена настолько, что на момент открытия впускного клапана в цилиндре все еще присутствует пламя, что приводит к выхлопу пламени в карбюратор.

[888 1]

Какое влияние оказывает изменение момента зажигания?

Тенденция к детонации возрастает с увеличением опережения зажигания. Для двигателя с рекомендованными 6 градусами опережения перед верхней мертвой точкой (BTDC) и 93 м бензином уменьшение угла опережения на 4 градуса снижает требуемое октановое число до 91, в то время как увеличение опережения на 8 градусов требует применения 96 го бензина [27]. Стоит отметить, что эти требования обусловлены конструкцией двигателя. Если вы увеличиваете опережение, фронт пламени появляется раньше, и остаточные газы начинают формироваться на более ранней стадии цикла, обеспечивая тем самым большее время для формирования самовоспламеняющихся фракций до того момента, когда поршень достигнет положения, оптимального для передачи энергии, которая задается нормальной динамикой распространения фронта пламени. Начинается гонка между фронтом пламени и распадом все более и более сжимающихся остаточных газов. Высокооктановое топливо производит остаточные газы, которым для самовоспламенения нужно больше времени, поэтому правильный фронт пламени догоняет и «съедает» их подобающим образом.

Карта опережения зажигания частично определяется топливом, на которое рассчитан двигатель. Выставляется опережение, достаточное для того, чтобы обеспечить такое сгорание топливно-воздушной смеси, при котором максимальное давление горящего состава достигается в 15-20 градусах после верхней мертвой точки (TDC). Детонация возникает до этой точки, на поздних стадиях сжатия – ранних стадиях рабочего хода. Система управления двигателя использует время зажигания в качестве одного из основных параметров, которые регулируются при обнаружении детонации. Если используется топливо с очень низким октановым числом (на несколько единиц ниже требуемых оптимальных установок двигателя), падает и мощность, и экономичность.

Фактическое опережение зажигания, позволяющее добиться максимального давления при нормальном сжигании бензина, зависит в основном от оборотов двигателя и скорости распространения пламени в двигателе. Детонация увеличивает скорость нарастания давления, внося таким образом дополнительный вклад в нормальный процесс нарастания давления сгорания. Детонация практически мгновенно вызывает резонанс вокруг камеры сгорания, создавая ненормально острые всплески на диаграмме давления. Скорость пламени для большинства углеводородов в бензине в достаточной степени постоянна независимо от октанового числа, но на скорость пламени влияет стехиометрия. Обратите внимание, что скорости пламени в настоящих ЧАВО не являются действительными скоростями пламени в двигателях. В бензиновом двигателе при степени сжатия 12:1 на 1500 об/мин пламя будет распространяться со скоростью 16.5 м/с, а такой же водородный двигатель выдаст 48.3 м/с, но скорость пламени в таких двигателях также очень сильно зависит от стехиометрии.

Какое влияние оказывает температура и нагрузка?

Повышение температуры двигателя, в частности, температуры воздушно-топливной смеси, увеличивает тенденцию к детонации. Чувствительность топлива показывает, как на это влияет изменение температуры смеси. Увеличение нагрузки повышает как температуру двигателя, так и давление остаточных газов, таким образом, вероятность детонации возрастает с ростом нагрузки. Повышение температуры рубашки охлаждения с 71°C до 82°C увеличивает октановое число (ЭОЧ + МОЧ)/2 на два [111].

Какое влияние оказывают обороты двигателя?

При больших оборотах двигателя для предпламенных реакций в остаточных газах остается меньше времени, и, тем самым, ослабляется тенденция к детонации. В двигателях с системой управления опережение зажигания регулируется с изменением оборотов и нагрузки, чтобы получить оптимальный КПД на грани детонации. В таких случаях критичны как высокие, так и низкие обороты двигателя.

Какое влияние оказывают отложения в двигателе?

Новый двигатель может требовать топливо с октановым числом на 6-9 единиц ниже, чем тот же двигатель после 25000 км. Это повышение требуемого октанового числа (ORI) вызвано образованием смеси органических и неорганических отложений, происходящих как от горючего, так и от смазки. Эти отложения достигают равновесного количества, поскольку отслаиваются, но радикальные изменения в стиле вождения могут также привести к сильным изменениям этого равновесного состояния. Если автомобиль начнет сжигать больше масла, требуемое октановое число может снова возрасти. Повышение требуемого октанового числа на уровне до 12 не является редкостью, в зависимости от стиля вождения [27,28,32,111]. Отложения вызывают повышение требуемого октанового числа по нескольким механизмам:

- они уменьшают объем камеры сгорания, заметно увеличивая степень сжатия.

- они также снижают теплопроводность, повышая таким образом температуру в камере сгорания.

- они катализируют нежелательные предпламенные реакции, благодаря которым появляются остаточные газы с низкими температурами самовоспламенения.

Какое влияние оказывает температура воздуха?

Повышение температуры окружающего воздуха на 5.6°C увеличивает требуемое октановое число двигателя на 0.44 - 0.54 МОЧ [27,38]. Если учитывать суммарный эффект температуры воздуха и влажности, часто можно использовать одно октановое число летом, а другое, более низкое – зимой. Моторное октановое число имеет более высокую температуру смеси, а увеличение температуры смеси усиливает тенденцию к детонации, то есть топливо с малой чувствительностью (разностью между ЭОЧ и МОЧ) менее подвержены влиянию температуры воздуха.

Какое влияние оказывает высота над уровнем моря?

Эффект от поднятия на высоту может быть нелинейным; одно исследование показало, что с поднятием с уровня моря на высоту 1800м требуемое октановое число падало на 1.4 ЭОЧ / 300м, а с поднятием с 1800м на 3600м – на 2.5 ЭОЧ / 300м [27]. Другие исследования говорят о том, что требования по ЭОЧ понижались на 1.0 - 1.9 ЭОЧ / 300м без указания высоты [38]. Современные системы управления двигателей могут подстраиваться под такие изменения, и некоторые последние исследования показывают снижение требуемого октанового числа на 0.2 - 0.5 (ЭОЧ + МОЧ)/2 на 300м подъема. Большее понижение требования в более старых двигателях было вызвано тем, что:

- воздух с меньшей плотностью дает меньшую температуру и давление сгорания.

- топливо отмеряется в соответствии с объемом воздуха, следовательно, с падением плотности стехиометрия сдвигается в сторону богатых смесей.

- опережение зажигания с управлением от разрежения в коллекторе при уменьшении разрежения уменьшает опережение зажигания

Какое влияние оказывает влажность?

Увеличение абсолютной влажности на 1.0г воды/кг сухого воздуха понижает требуемое октановое число двигателя на 0.25 – 0.32 МОЧ

Изменено 19 августа, 2012 пользователем 888

[888 1]

Что достигается впрыском воды?

Впрыск воды, как отдельной жидкости, или в виде эмульсии с бензином, или в виде пара, был тщательно исследован. Если двигатель можно откалибровать для работы с малыми количествами воды, может подавляться детонация, слегка возрастают выбросы углеводородов, снижаются выбросы NOx, ситуация с CO особо не меняется, возрастает потребление топлива и энергии [113].

Впрыск воды использовался в авиационных двигателях времен Второй Мировой войны, чтобы обеспечить большой прирост мощности в короткие интервалы времени. Впрыск воды понижает температуру конденсации выхлопных газов. Это может вызывать проблемы, связанные с коррозией. Очень высокая удельная теплоемкость и теплота парообразования воды означают, что температура сгорания будет понижаться. Показано, что добавление 10% воды в метанол снижает мощность и КПД приблизительно на 3% и увеличивает вдвое выброс несгоревшего топлива, но при этом снижает выбросы NOx на 25% [114]. Понижение температуры сгорания снижает теоретический максимально возможный КПД правильного работающего двигателя с циклом Отто, но может повысить КПД двигателей, в которых при работе на существующих видах топлива происходит неправильное сгорание.

В некоторых авиадвигателях с искровым зажиганием до сих пор используются обе жидкости. Смеси метанола с водой применяют для повышения мощности на короткие периоды времени, до 40% при соответствующей механической прочности двигателя. Водно-метаноловые смеси 40/60 или 45/55 используют как жидкости-ускорители для авиационных двигателей из-за того, что вода замерзла бы. Метанол – это всего лишь «предварительно прогоревший» метан, следовательно, его энергосодержание примерно вдвое меньше, чем у бензина, но теплота парообразования у него выше, что оказывает значительное охлаждающее действие на смесь. Водно-метаноловые смеси экономически более выгодны, чем бензин, для охлаждения горения. При конструировании и настройке двигателя должна учитываться большая чувствительность спиртовых видов топлива .

Жидкости-ускорители используют, поскольку при таком применении они намного более экономичны, чем топливо. Когда двигатель с наддувом должен работать на форсаже, смесь должна быть обогащенной, чтобы позволить ему работать без детонации. Излишки топлива охлаждают стенки цилиндра и смесь, тем самым откладывая начало детонации, которая в противном случае происходила бы вследствие повышенных температур.

Глобальный эффект впрыска жидкости-ускорителя состоит в том, чтобы сделать возможным существенный прирост мощности двигателя без детонации при той же температуре в камере сгорания. Прирост мощности получается благодаря допустимому большему наддуву. На практике при использовании жидкости-ускорителя топливная смесь обычно обеднена, и соотношение между двумя топливами составляет примерно 100 частей авиационного бензина на 25 частей жидкости-ускорителя. При таком соотношении результирующая мощность соответствует увеличению расхода топлива примерно на 25%, независимо от исходного значения. Увеличить форсирование более чем на 40% сложно, поскольку двигатель может захлебнуться от избытка жидкости [110].

Обратите внимание: чтобы впрыск воды дал ощутимый прирост мощности, нужно, чтобы система управления и топливная система двигателя могли контролировать детонацию и подстраивать и стехиометрию, и зажигание для извлечения максимальной выгоды. Авиационные двигатели разрабатываются так, что могут приспосабливаться под впрыск воды, большинство автомобильных двигателей – нет. Обычно сложнее окупить вложения с двигателями, у которых в обычном режиме характеристики не доходят до этих областей. Впрыск воды использовали некоторые производители – обычно в качестве уловки, позволявшей сохранить должный уровень мощности после того, как на двигатели возложили бремя ограничений по выбросам, но чаще производитель быстро выпускает измененный двигатель, который не требует впрыска воды.

[Бека 0]

Почитал!Очень полезная информация!Спасибо! :good:

[Alexander988 2]

Спасибо! Интересно!