температура горючої суміші;
детонаційна стійкість бензину.
Вступна частина
Октановим числом (ОЧ) бензину називається показник його детонаційної стійкості, чисельно рівний процентному (за об'ємом) змісту изооктана в такій суміші з нормальним гептаном, який при стандартних умовах випробування в спеціальному двигуні детонує так само, як і випробовуваний бензин.
Ступінь стиснення ɛ - це відношення повного обсягу до обсягу камери згоряння, т. Е. Безрозмірна величина, яка показує, у скільки разів стискається робоча суміш, що надійшла в повний циліндр, коли поршень знаходиться в нижній мертвій точці (НМТ), до того стану поршня , коли він буде у верхній мертвій точці (ВМТ).
Середня величина ступеня стиснення залежить:
від числа обертів колінчастого вала;
форми камери згоряння;
конструктивних особливостей двигуна.
У карбюраторних двигунах ступінь стиснення ɛ кар повинна бути такою, щоб температура робочої суміші в кінці стиснення була більше температури самозаймання бензину.
Ступінь стиснення повітря в дизельних двигунах ɛ д повинна бути такою, щоб температура повітря, що стискається в циліндрі була більше температури самозаймання дизельного палива.
Для визначення октанових чисел автомобільних бензинів застосовують моторний метод з використанням установки ІТ-9-2.
Конструкція моторної установки ит-9-2
Установка складається з наступних основних частин (рис. 1):
одноциліндрового чотиритактного карбюраторного двигуна зі змінним ступенем стиснення (ɛ = 4-10);
електрода змінного струму, поєднаного ремінною передачею з маховиком двигуна, службовця для пуску і стабілізації числа обертів установки;
генератора постійного струму на 110 В, призначеного для живлення приладів;
конденсаційного бачка системи охолодження зі змійовиком, охолоджувальної проточною водою, що проходить через головку блоку і стінки циліндра;
електромеханічного датчика детонації з нагрівальної спіраллю і термоелементом в ній, що отримує живлення від генератора постійного струму;
магнето для здійснення запалювання бензоповітряної суміші, на щитку якого є покажчик кута випередження запалювання з неоновою лампою, так як при зміні ступеня стиснення автоматично змінюється кут випередження запалювання;
пульта управління з покажчиком оцінки інтенсивності детонації і іншими приладами, а також з ручками управління;
системи змащення (примусова). Масло марки МС-20 подається з картера через масляний фільтр;
карбюратора з трьома поплавковими камерами у вигляді бачків з бензином, жиклерами і розпилювачем.
Принцип дії моторної установки ІТ-9-2
Вимірювання ступеня стиснення здійснюється шляхом переміщення циліндра, виготовленого за одне ціле з головкою, у вертикальному напрямку. В результаті цього змінюється обсяг камери згоряння, а, отже, і ступінь стиснення.
Зміна положення циліндра роблять за допомогою черв'ячної передачі, що приводиться в дію рукояткою. Величину ступеня стиснення заміряють спеціальним мікрометром.
Поплавкові камери разом з бачками можна піднімати або опускати за допомогою мікрометричних гвинтів. Це дозволяє змінювати склад горючої суміші. при підйомі бачка суміш збагачується, а при опусканні збіднюється. Змінюючи таким чином склад суміші, домагаються максимуму інтенсивності детонації.
Мал. 1. Схема установки ІТ-9-2: 1 - картер; 2 - поршень; 3 - поршні-противаги; 4 - маслонасосів; 5 - елекгроподогреватель масла; 6 - маховик; 7 - черв'ячний механізм пересування циліндра; 8 - рукоятка черв'ячного механізму пересування; 9 - магнето; 10 дифузор і жиклер карбюратора; 11 - триходовий кран; 12 -паливний бачок; 13 - повітряний бачок з електропідігрівачем повітря; 14- електричний обігрівач паливо-повітряної суміші; 15 - конденсаційний бачок системи охолодження; 16 - випускна труба
Триходовий кран дозволяє живити карбюратор паливом з будь-якого бачка. Детонаційне згоряння в двигуні виникає в результаті предпламенной окислювальних процесів в незгорілої частини суміші. Швидкість розвитку цих процесів залежить від режиму роботи двигуна.
Інтенсивність детонації в двигуні заміряють за допомогою елект-ромеханіческого датчика. У систему виміру також входять:
генератор постійного струму;
компенсаційний місток з реостатами;
тепловий елемент і покажчик детонації (рис. 2).
Датчик детонації складається з порожнього циліндра, ввертати в головку двигуна, з перебувають всередині сталевим стрижнем. Нижній кінець стержня спирається на сталеву пружну мембрану товщиною 0,35 мм, затиснуту в корпусі монтажної гайкою, а над верхнім кінцем розташовані пластинчасті електроконтакти.
Мал. 12. Принципова схема приладів для реєстрації інтенсивності детонації: 1 - головка двигуна; 2 - мембрана; 3 - стержень; 4 - корпус датчика детонації; 5 - верхній контакт; 6 - нижній контакт; 7 - генератор постійного струму; 8 - теплоелемент з нагрівальної спіраллю; 9 - термопара; 10 - покажчик детонації
Для карбюраторних двигунів ɛ = 6-10; для дизельних ɛ = 17-22.
В циліндрах працюючого двигуна до початку робочого ходу робоча суміш повинна згоріти повністю, т. Е. Робочий хід повинен початися в той момент, коли днище поршня буде перебувати в ВМТ. В силу цього, коли тиск згорілих газів використовується повністю з початку робочого ходу поршня, потужність двигуна зростає до максимальної.
Для досягнення цієї мети необхідно запалювати робочу суміш при такті стиснення тоді, коли поршень до ВМТ ще не доходить на таку відстань, за час проходження якого відбудеться повне згорання робочої суміші з утворенням розширюються газів.
Цей недовод поршня до ВМТ в момент займання робочої суміші іскровим розрядом називається випередженням запалювання і наочно вимірюється кутом φ між кривошипом і центральною віссю руху поршня в циліндрі (рис. 3).
Рис.3 Схема оптимального кута випередження запалювання
Цей кут φ називається кутом випередження запалювання, і залежить від наступних параметрів: φ = f (n, Р, υ сг),
де n - частота обертання колінчастого вала; Р - навантаження на двигун; υсг - швидкість згоряння горючої суміші.
Чим більше кут випередження запалювання, тим більше детонація, так як швидкість згоряння робочої суміші низька. Чим менше кут випередження запалювання, тим детонація менше так як швидкість згоряння робочої суміші висока.
Сутність визначення октанового числа полягає в порівнянні детонаційної стійкості випробуваного бензину з детонаційної стійкістю еталонних палив з відомим октановим числом на моторному установці ІТ-9-2.
Первинними еталонами є:
ізооктан (С8 Н18 - триметилпентан) з октановим числом, рівним 100; нормальний гептан (С7 Н16) з октановим числом, рівним 0.
Для поточної роботи зазвичай використовуються вторинні, більш дешеві, еталони:
технічний еталонний ізооктан (ОЧ = 98 ÷ 99);
еталонний бензин Б-70 (ОЧ≈ 70);
еталонний уайт-спірит (ОЧ ≈22-27).
Принцип дії датчика детонації
При нормальному згорянні тиск, що виникає в циліндрі двигуна, не в змозі подолати пружність мембрани датчика детонації і викликати її коливання. Ланцюг струму, що виробляється генератором, буде весь час розімкнути, і стрілка покажчика детонації (УД) буде нерухома.
При детонації сталева мембрана під дією детонаційних хвиль прогинається, стрижень рухається вгору, замикає контакти пластичних пружин, через які починає протікати електричний струм, що надходить через додаткові опору в спіраль теплового елемента. Спіраль нагріває трубу з розташованої усередині неї термопарою (табл. 1).
Таблиця 1 Робочий режим моторної установки ІТ-9-2 при визначенні октановим чисел бензину по моторному методу