Эволюция антидетонационных свойств топлива

Схема процессов термического и каталитического крекинга
Схема процессов термического и каталитического крекинга

Открытые исследованиями конструктивные пути противодействия детонации не давали таких больших результатов, как повышение антидетонационных свойств топлива. Заметим, что автомобилисты не пошли на замену бензина бензолом или спиртом, более стойкими против детонации. Не привились также смеси бензола, бензина и спирта. Объясняется это хорошими пусковыми качествами бензина, низкой температурой застывания, хорошей испаряемостью, а главное, наличием больших запасов нефти, налаженностью производства бензина и сравнительно низкой его ценой. Высокая температура застывания бензола, его меньшая теплотворность, более высокая цена, несмотря на высокие антидетонационные качества, не дали преимуществ бензолу даже в Германии, где усиленно стремились культивировать бензольные смеси в качестве автомобильного топлива рядом законодательных мер. Французское законодательство создавало стимулы к замене бензина спиртом, что также не дало ощутимых результатов. Большой недостаток этилового спирта — высокая теплота испарения и плохая динамическая испаряемость — совершенно исключают пуск двигателя на спирте. Метиловый спирт нежелателен для двигателей, так как дает при сгорании продукты, вызывающие коррозию деталей, а его теплота испарения также высока.
Нефтяная промышленность должна была учесть требования автомобилистов к антидетонационным качествам топлива, в связи с этим начались поиски сырья, дающего более стойкий бензин, а также методов переработки, позволяющих получать более высокие антидетонационные его свойства.

В это же время начали применять новый способ получения бензина — крекинг, изобретенный В. Г. Шуховым в 1891 г., но не нашедший в то время применения. Первая установка В. Бортона, начавшая работать в 1913 г., была весьма несовершенна и малопроизводительна, но построенные вскоре высокопроизводительные крекинг-установки дали много бензина с новыми свойствами, из которых самым ценным была значительная стойкость против детонации. Усовершенствования последующих лет дали возможность получать путем парофазного крекинга еще более стойкий бензин и, наконец, к концу 30-х годов каталитический крекинг, а затем и реформинг дали возможность получать высокооктановые бензины.

Процесс повышения антидетонационных свойств бензина шел очень медленно. Прошло более 40 лет с момента предъявления требований на антидетонационные топлива к нефтяной промышленности, но она и до сих пор не успевает поставлять бензин, выдерживающий такие степени сжатия, какие могли бы задать конструкторы двигателей.

Современная установка для каталитического крекинга бензина
Современная установка для каталитического крекинга бензина


  • Volvo xc90 - самый большой и безопасный шведский внедорожник.
  • Оперативный ремонт компьютеров на дому, компьютерная помощь.
  • Форум о компьютерах Pchelpforum.ru способен ответить на многочисленные вопросы новичков об устройстве и принципе работы различных комплектующих.

  • Эволюция степени сжатия автомобильных двигателей

    Таблица зависимости КПД бензинового двигателя от степени сжатия
    Таблица зависимости КПД бензинового двигателя от степени сжатия

    Хотя конструкторам автомобильных двигателей еще в 1900 г. было известно, что увеличение степени сжатия влечет за собой повышение мощности двигателя и сокращение расхода топлива (при прочих неизменных параметрах) величина степени сжатия автомобильных двигателей с момента их возникновения до первой мировой войны оставалась практически неизменной и не превосходила значения 4.

    Главной причиной стабильности степени сжатия была малая стойкость топлива против детонации. И несмотря на то, что процесс детонации, т. е. горения со скоростью взрыва, был известен в науке (пероксидная теория окисления углеводородов создана академиком А. Н. Бахом в 1897 г.), никто не знал сущности явления, происходящего в цилиндрах автомобильных двигателей при чрезмерно высоких для того времени степенях сжатия. Только специальные исследования, проведенные Рикардо во время первой мировой войны и исследования, проведенные позднее, показали, что именно является причиной, препятствующей повышению степени сжатия, и как можно, пользуясь, прежде всего, более стойкими против детонации топливами и путем конструктивных усовершенствований двигателя, поднять величину степени сжатия двигателя, не нарушая его правильной работы. На основании опытов Рикардо была составлена таблица, в которой даны схемы форм камер сгорания и расположения свечей зажигания и, что самое ценное, пределы степени сжатия для двигателей с соответственными камерами сгорания. Исследования Рикардо были закончены к началу 20-х годов и опубликованы в 1923 г. во втором томе его труда «The Internal Combustion Engine».

    Таблица Рикардо, являющаяся результатом систематических, научно поставленных опытов, не потеряла своего значения и до настоящего времени, так как она дает сравнительные результаты для камер различной формы. Однако необходимо заметить, что в то время, когда составлялась таблица применялся бензин с малой стойкостью против детонации (с октановым числом до 40), на котором работали автомобильные двигатели того времени; кроме того, опыты проводились при 1500 об/мин.

    Было установлено, как самим Рикардо, так и многими другими экспериментаторами мира, что различные сорта бензина из нефтей разного происхождения обладают различной стойкостью против детонации, а также была определена высокая стойкость ароматических углеводородов и спиртов. Последующие исследования показали, какую положительную роль играет теплопроводность поршня и головки цилиндра на склонность двигателя к детонации. Особенно ценной оказалась схема камеры сгорания, предложенная Рикардо, дававшая при боковых клапанах результаты, близкие к наилучшим, получаемым при верхних клапанах. Эта камера сгорания — «головка Рикардо», почти не уступавшая по допустимой степени сжатия «шатровой» и «полусферической», так как не требовала применения верхних клапанов, сильно усложнявших конструкцию двигателя, продержалась долгие годы. Позднейшие исследования Дженуэй, Уатмоу и ряда других конструкторов внесли изменения в конструкцию камеры Рикардо. Появились новые модификации камер сгорания, позволившие предельно повышать степень сжатия и устранять в то же время «жесткость» работы двигателей.

    Автомобильный двигатель с изменяемой степенью сжатия
    Автомобильный двигатель с изменяемой степенью сжатия


  • Алчный москвич расскажет вам о первых шагах начинающего интернет-бизнесмена.
  • Блок Петра aka Darek - юриста по профессии, который решил заняться блоггингом.
  • Все про отдых на море, а также о том, как на него заработать.

  • Эволюция литража автомобильных двигателей

    Малолитражный автомобиль БМВ Изетта (BMW Isetta) с двигателем 0.3 литра (1956-62)
    Малолитражный автомобиль БМВ Изетта (BMW Isetta) с двигателем 0.3 литра (1956-62)

    Весьма важной характеристикой двигателя является литраж, т. е. суммарный рабочий объем всех цилиндров, выраженный в литрах. Первые одноцилиндровые двигатели Даймлера и Бенца имели рабочий объем менее 1 л.
    С появлением двухцилиндровых двигателей их литраж достиг 1,5—2,3 л и, наконец, в четырехцилиндровых двигателях начала XX в. 2,5—5,5 л, а в особенности мощных—7—9-цилиндровых — и в двигателях гоночных автомобилей до 12, 15 и 18л. К началу первой мировой войны максимальный литраж начал уменьшаться и наибольшее число наиболее комфортабельных автомобилей имели двигатели литражом до 6—7 л. После первой мировой войны число двигателей с литражом 6—7 л сократилось, и когда появились в 30-х годах двенадцати- и шестнадцатицилиндровые двигатели, их литраж был максимальным и достигал 6,5—7,5 л. С исчезновением после второй мировой войны двенадцати- и шестнадцатицилиндровых двигателей наметилось снижение литража, так как значительно поднялась литровая мощность, и максимальный литраж двигателей первоклассных автомобилей упал до 5,82 л.

    За десятилетие (1945—1955 гг.) максимальный литраж незначительно сократился (на 0,1—0,2 л), а с 1955 г. начал снова расти вследствие увеличения диаметра цилиндров двигателей без изменения хода поршня. В настоящее время легковые автомобили Европы в преобладающем большинстве малолитражные. Получающие распространение в последнее время так называемые «микролитражные» автомобили имеют обычно двухцилиндровые двигатели с рабочим объемом 0,2— 0,5 л. Европейские легковые автомобили среднего литража имеют рабочий объем двигателей 1,5—2,5 л, при этом следует заметить стремление к некоторому небольшому повышению литража сравнительно с предшествовавшими моделями. Литраж автомобилей высокого класса в Европе колеблется в пределах 3,5—4,5 л и редко выше. Легковые автомобили США отличаются большим, чем в Европе литражом: для автомобилей высокого класса 4,5—6,13 л, для автомобилей среднего класса 2,5—4 л.

    С литражом менее 2,5 л в США выпускается достаточно мало автомобилей, и они не получили широкого распространения. Литраж двигателей грузовых автомобилей достигает больших величин, как в Европе, так и в США, начиная с тех же значений, что и у легковых автомобилей. Литраж дизельных двигателей тяжелых грузовых автомобилей доходит до 15 л, а на специальных автомобилях и больше. Литраж бензиновых двигателей ограничивается в Европе 6—7 л, а в США до 9,5 л и иногда выше.

    Aston Martin DB4 с 4,5-литровым двигателем мощностью 420 л.с. (1958-63)
    Aston Martin DB4 с 4,5-литровым двигателем мощностью 420 л.с. (1958-63)


  • Эффективное и увлекательное обучение игре на гитаре на блоге начинающего музыканта Bloat.ru.
  • Блог Трубача
  • Записки бывшего солдата о службе, Родине и гражданке.

  • Преимущества многоцилиндровых двигателей

    16-цилиндровый двигатель Cadillac 16-cylinders engine
    16-цилиндровый двигатель Cadillac

    Одним из важнейших преимуществ многоцилиндрового двигателя является существенное уменьшение хода поршня, а, следовательно, и скорости поршня, приводящее к уменьшению износа.
    Немаловажную роль в погоне за большим числом цилиндров сыграла большая легкость глушения шума выпуска при увеличении числа цилиндров и большая надежность и легкость пуска двигателя из-за частоты вспышек и малого момента инерции маховика.

    Стимулом к увеличению числа цилиндров является также удельный вес двигателя, представляющий отношение веса двигателя в килограммах к его мощности в лошадиных силах. С увеличением числа цилиндров удавалось значительно сократить удельный вес двигателя, облегчить автомобиль и улучшить динамику и комфортабельность (максимальную скорость, приемистость, бесшумность, отсутствие вибраций).

    Но на пути увеличения числа цилиндров стояли серьезные препятствия. Прежде всего, увеличение числа цилиндров влекло за собой увеличение деталей, удорожание производства, эксплуатации и ремонта автомобиля, усложняло уход за ним и требовало высокой квалификации водителя.
    Влияние всех этих факторов всегда ограничивало применение многоцилиндровых двигателей для дешевых автомобилей с двигателями малой мощности. Как правило, малолитражные автомобили имеют до настоящего времени четырехцилиндровые двигатели и редко двухцилиндровые.

    Шестицилиндровые двигатели преобладали на автомобилях среднего и отчасти высокого класса, начиная с момента их развития — после 1910 г. до 50-х г. Однако они в связи с усовершенствованием восьмицилиндровых двигателей начали уступать место последним сначала в США, где в 20-х годах преобладали шестицилиндровые, а в 30-х годах начался переход на восьмицилиндровые. Наконец, в 50-х годах с появлением короткоходных V-образных восьмицилиндровых двигателей восьмицилиндровые повсюду вытесняют все типы двигателей на автомобилях высокого и среднего класса.

    Необходимо заметить, что на первых шагах автомобилестроения, несмотря на высокое качество материалов, применяемых конструкторами и технологами, пробег автомобилей до ремонта был сравнительно невелик, так как не было еще опыта эксплуатации автомобилей и некоторые детали изнашивались значительно раньше других. Не были найдены еще наиболее стойкие сплавы, например для выпускных клапанов, не было правильных методов термической обработки ряда деталей, например закалки токами высокой частоты поверхностей трения и т. д., а поэтому сроки службы многих деталей и межремонтные пробеги были невысоки. Конструкторы старались снижать механические нагрузки на детали кривошипно-шатунного механизма и тепловые напряжения, особенно выпускных клапанов, уменьшая мощность, приходящуюся на один цилиндр. Таким образом, стремление к повышению прочности двигателя, наталкивало; конструкторов на мысль увеличить число цилиндров.

    Нужно отметить, что мощность одного цилиндра двигателей автомобилей средней и малой мощности долго не превосходила 15 л. с. До половины 20-х годов только в автомобилях высокой мощности, спортивных и первоклассных с шестицилиндровыми двигателями, можно было встретить мощность в одном цилиндре двигателя более 15 л. с. В 30-х годах шести- и восьмицилиндровые двигатели высокой мощности начали выходить за пределы 15 л. с. на один цилиндр и это было вполне закономерно, так как к этому времени конструкторы освоили высокопрочные материалы, наиболее рациональную термическую и механическую обработку и более совершенную конструкцию деталей, что повысило износостойкость деталей, позволило приблизиться к равнопрочности деталей двигателя и удлинило межремонтные пробеги. Кроме того, мощные двигатели, устанавливаемые на комфортабельных автомобилях, сравнительно мало времени работают при полной нагрузке и поэтому обычный режим их работы не вызывает чрезмерных износов.
    В настоящее время в двигателях автомобилей высокого класса с V-образными восьмицилиндровыми двигателями мощность приближается к 40-60 л. с. на один цилиндр.

    Гоночный автомобиль Monaco Trossi (1935) с нестандартной компоновкой двигателя
    Гоночный автомобиль Monaco Trossi (1935) с нестандартной компоновкой 16-цилиндрового двигателя


  • Ищете хорошо оплачиваемую работу в Кирове? Все актуальные вакансии Кирова можно обнаружить на сайте hh43.ru.
  • Ford Focus 2 - вторая редакция пользующегося большой популярностью в России автомобиля среднего класса.
  • Сreel.ru - уголок мечтателя и приют романтика.

  • ← РаньшеПозже →