Давление насыщенного пара бензина
Если бы вас попросили закупорить посуду парами бензина, вы могли бы это принять за шутку. Но оказывается, бензиновые пары могут, подобно пробке, закупорить трубопровод.
Паровые пробки - это пары бензина, образовавшиеся в системе питания двигателя. Наиболее опасно образование паровых пробок в трубопроводах, подводящих бензин к насосу, и в нагнетающих полостях насоса. Паровые пробки разрывают струю бензина, в связи с чем подача горючего к двигателю уменьшается или полностью прекращается.
О склонности бензина к образованию паровых пробок надёжно можно судить не по температуре перегонки 10 % бензина, а по давлению его насыщенного пара* определяемому в лабораторной бомбе Рейда (рис. 7), которая состоит из двух камер, соединённых трубкой. Верхняя камера, которая по объёму в 4 раза больше нижней, снабжена манометром для измерения давления. Нижнюю камеру заполняют бензином (в верхней находится воздух), затем бомбу помещают в нагретую водяную баню. По манометру замеряют давление пара бензина в бомбе в мм рт. ст. или в барах**. Давление паров сильно изменяется в зависимости от температуры, поэтому опыт ведут при стандартной температуре 38 °С.
По давлению насыщенного пара судят:
• о наличии легкоиспаряющихся фракций в бензине, способных образовывать паровые пробки: чем выше давление насыщенного пара бензина, тем больше в нём легкокипящих фракций и, следовательно, тем больше опасность образования паровых пробок при работе двигателя на таком бензине;
• о пусковых свойствах бензина: чем выше давление пара, тем лучше пусковые свойства бензина, тем быстрее может быть осуществлён пуск и прогрев двигателя;
• о возможных потерях бензина от испарения при хранении: чем выше давление пара бензина, тем больше потери бензина от испарения при хранении.
Рис. 7. Лабораторная бомба для определения давления
насыщенных паров бензина
Давление насыщенных паров – это давление пара, находящегося в равновесии с жидкостью при определённых соотношениях жидкой и паровой фаз и данной температуре; оно зависит от температуры и давления жидкости. Давление насыщенных паров бензина, кПа, не более:
летнего вида – 66,7
зимнего вида – 93,3
Давление насыщенных паров влияет не только на пусковые свойства бензина при низкой температуре окружающей среды, но и на работу двигателя в случае нагрева бензина в системе питания. Во время работы двигателя в условиях жаркого климата температура бензина в системе питания в среднем на 20-30 °С выше температуры окружающего воздуха. При чрезмерном повышении температуры из бензина выделяются пары углеводородов, кипящих при низкой температуре. Эти пары с воздухом, который в небольших концентрациях находится в бензине, образуют паровоздушные пузырьки. В результате горючая смесь, поступающая в цилиндры двигателя, будет содержать меньшую массовую долю бензина (обеднённая смесь) и может выйти за концентрационные пределы распространения пламени, а следовательно, привести к остановке двигателя. В зависимости от климатических условий эксплуатации двигателя используют бензины с различным фракционным составом и давлением насыщенных паров, обеспечивающие надёжный пуск и предотвращающие остановку двигателя из-за образования паровоздушных пузырьков в системе питания.
Таким образом, с одной стороны, высокое давление насыщенного пара бензина вредно, так как ведёт к образованию паровых пробок и повышенным потерям при хранении, а с другой - полезно, поскольку от него зависят лёгкость пуска и быстрый прогрев двигателя. Примирить между собой столь противоречивые свойства невозможно. Нельзя создать бензин, который не образовывал бы паровых пробок и в то же время обеспечивал лёгкий пуск двигателя и летом и зимой. Поэтому промышленность выпускает бензин с таким давлением насыщенного пара, чтобы склонность к образованию паровых пробок была минимальной летом, но чтобы он обладал необходимыми пусковыми свойствами зимой.
Для пуска двигателей зимой иногда применяют специальный пусковой бензин с высоким давлением насыщенного пара, на котором двигатель не может работать длительно из-за образования паровых пробок, но зато легко пускается при низкой температуре.
Вообще говоря, нет таких бензинов, которые не могли бы образовывать паровых пробок. Дело в том, что образование паровых пробок зависит не только от качества бензина, но и от условий эксплуатации и от конструкции системы питания двигателя.
Жаркая погода, как и заправка баков машин тёплым бензином, способствуют образованию паровых пробок.
Известно, что чем больше высота над уровнем моря, тем воздух разрежённее и тем ниже температура кипения жидкости. Например, если на уровне моря бензин начинает кипеть при температуре 60 °С, то на высоте 6000 м над уровнем моря он закипает при 40 °С. Отсюда понятно, что, чем выше над уровнем моря взбирается автомобиль, чем выше поднимается самолёт, тем вероятнее опасность образования паровых пробок в системе питания двигателя.