Материал: Эксплуатационные материалы и экономия топливно-энергетических ресурсов. метод. указания к выполнению лабораторных работ для студентов специальности 190603. Устинов Ю.Ф., Волков Н.М

11

присутствии индикатора.

При испытании в коническую колбу вместимостью 250 мл наливают 50 мл бензина. В другую коническую колбу такой же вместимости наливают 50 мл 85-процентного этилового спирта, закрывают пробкой с обратным водяным или воздушным холодильником и кипятят в течение 5 мин. В колбу с прокипяченным спиртом добавляют 8... 10 капель индикатора нитрозинового желтого. Затем горячий спирт нейтрализуют при непрерывном помешивании 0,05процентным спиртовым раствором гидроксида калия до первого перехода желтой окраски в зеленую. Далее в колбу с горячим спиртом приливают испытуемый бензин и кипятят содержимое колбы с обратным холодильником в течение 5 мин при периодическом перемешивании (2...3 раза).

Горячую смесь титруют 0,05-процентным спиртовым раствором гидроксида калия при непрерывном интенсивном перемешивании до перехода желтой (желтой с оттенками) окраски смеси в зеленую (зеленую с оттенками). Окраска должна быть устойчивой в течение 30 с. Если горячая смесь будет сразу зеленой или зеленой с оттенками окраски, то ее не титруют, так как в этом случае органические кислоты в испытуемом бензине отсутствуют.

Кислотность К испытуемого бензина (мг КОН на 100 мл) находят по формуле

где V2 — объем 0,05-процентного раствора гидроксида калия, затраченного на титрование, мл; Т — титр 0,05-процентного раствора гидроксида калия, мг/мл; 50 — объем испытуемого бензина, мл.

За результат испытания берут среднее арифметическое двух параллельных определений.

Испытания на медной пластинке. Испытание воздействия бензина на медную пластинку при повышенной температуре служит качественной пробой на присутствие активных сернистых соединений. Даже при незначительной концентрации элементарной серы в бензине медная пластинка, помещенная в него на 3 ч при 100 °С, покрывается бледно-серыми пятнами, а при большом содержании серы за то же время при нагреве до 50 °С — черным налетом. В присутствии сероводорода медная пластинка приобретает серый цвет с красными разводами. Менее чувствительна медная пластинка к воздействию меркаптанов.

Для испытания применяют пластинки из электролитной меди размером 40 x 10 x 2 мм. Пластинки тщательно шлифуют, промывают спиртом и эфиром и высушивают на фильтрованной бумаге. Испытуемый бензин наливают в пробирку высотой 150 мм и диаметром 15...20 мм примерно до половины ее высоты и опускают в него щипцами медную пластинку. Пробирку закрывают корковой пробкой и погружают в водяную баню. Температура воды в бане должна быть 50 °С, а уровень воды — выше уровня бензина в пробирках. Пробирки

12

выдерживают в бане в течение 3 ч, затем медные пластинки вынимают и промывают в фарфоровой чашке ацетоном или спиртобензольной смесью. Для каждого образца бензина проводят два параллельных испытания.

Если медная пластинка покрыта черным, темно-коричневым, сероватостальным налетом или пятнами, то считается, что бензин не выдержал испытания на медной пластинке.

Определение присутствия водорастворимых кислот и щелочей. Метод заключается в извлечении водорастворимых кислот и щелочей из бензина водой или водными растворами спирта и определения их присутствия с помощью индикаторов.

Вделительную воронку наливают 50 мл испытуемого бензина и 50 мл дистиллированной воды, нагретой до 50...60 °С. В течение 5 мин перемешивают содержимое воронки. Минеральные кислоты и щелочи, присутствующие в бензине, растворяются в воде. Затем дают отстояться нижнему водному слою и в две пробирки наливают по 1...2 мл отстоявшейся вытяжки.

Водну из пробирок с вытяжкой добавляют две капли раствора метилового оранжевого и сравнивают ее цвет с цветом такого же объема дистиллированной воды, в которую добавляют две капли того же индикатора. Если вытяжка окрашивается в розовый цвет, то в испытуемом бензине присутствуют водорастворимые кислоты.

Во вторую пробирку с вытяжкой добавляют три капли раствора фенолфталеина. При наличии водорастворимых щелочей вытяжка окрашивается в розовый или красный цвет. Если вытяжки от метилового оранжевого или фенолфталеина не окрашиваются в розовый или красный цвет, то бензин не содержит водорастворимых кислот и щелочей.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОКТАНОВОГО ЧИСЛА АВТОМОБИЛЬНОГО БЕНЗИНА

Общие сведения. Скорость распространения пламени при нормальном сгорании топлива составляет примерно 25...35 м/с. Иногда при определенных условиях сгорание может перейти во взрывное, детонационное, при котором пламя распространяется со скоростью 1500...2500 м/с. При этом образуются детонационные волны, которые многократно отражаются со стенок цилиндра.

При детонации появляются резкие звонкие металлические стуки в двигателе, тряска двигателя, периодически наблюдаются черный дым или искры в выпускных газах. В результате перегрева повышенно изнашиваются детали, появляются трещины, выгорают поршни и клапаны.

Детонационное сгорание бензина связано с образованием и распадом первичных продуктов окисления углеводородов — перекисных соединений, которые представляют собой очень непрочные, легко разлагающиеся вещества, обладающие большой избыточной энергией. Чем выше температура, тем быст-

13

рее скорость окисления углеводородов.

В бензиновых двигателях при такте сжатия свежая горючая смесь смешивается с остаточными газами. По мере уменьшения ее объема давление и температура повышаются: в конце сжатия давление составляет 1... 1,7 МПа, температура — 330...340 °С. При этих условиях скорость окисления углеводородов повышается, особенно она возрастает после воспламенения рабочей смеси. В процессе ее сгорания температура и давление в несгоревшей части рабочей смеси значительно увеличиваются, что способствует образованию большого количества перекисных соединений.

Однако если в состав бензина входят углеводороды, не образующие в этих условиях большого количества перекисей, то их концентрация не достигает критических значений и сгорание заканчивается нормально.

Если двигатель работает на бензине, при окислении которого в последних порциях рабочей смеси образуется много перекисей, то их концентрация достигает критического значения и происходит взрывной распад. Сгорание рабочей смеси идет с большой скоростью и резким повышением давления, возникает ударная волна, перемещающаяся по камере со сверхзвуковой скоростью. Ударная волна стимулирует воспламенение соседних слоев рабочей смеси, скорость сгорания смеси становится равной скорости распространения ударной волны и составляет 1500...2500 м/с.

На детонацию топлива в двигателе влияют следующие факторы: чем выше степень сжатия, тем значительнее детонация;

с уменьшением угла опережения зажигания снижается детонация, так как время на развитие процесса меньше;

с увеличением частоты вращения коленчатого вала двигателя снижается детонация из-за уменьшения времени на процесс сгорания и образование нестойких продуктов окисления;

максимальная детонация наблюдается на смеси близкой по составу к стехиометрической, коэффициент избытка воздуха для этой смеси равен единице;

камера должна быть компактной формы, исключающей образование мест перегрева;

накипь в рубашке охлаждения, обладая низкой теплопроводностью, обусловливает повышение температуры цилиндропоршневой группы и рабочей смеси, что приводит к увеличению детонации;

повышение влажности окружающего воздуха приводит к снижению детонации;

отложения на днище поршня увеличивают степень сжатия двигателя и склонность топлива к детонации;

образование нагара в зоне поршневых колец повышает температуру поршня и детонацию; алюминиевые головки цилиндров лучше отводят теплоту, чем чугунные,

15

Режим работы двигателя при определении ОЧ по моторному методу

Перед пуском двигателя проверяют наличие охлаждающей жидкости в системе охлаждения, зазоры в клапанах, прерывателе и искровой свече зажигания. Подогревают картерное масло до 50...60 °С и включают детонометр. Подают воду в змеевик конденсатора и выхлопной ресивер. Заправляют бачок карбюратора топливом и устанавливают степень сжатия, обеспечивающую отсутствие детонации. Включают электродвигатель, зажигание, подогреватели воздуха и топливовоздушной смеси и подачу топлива из бачка карбюратора. Пускают двигатель, прогревают его в течение 20...25 мин и затем ycтанавливают стандартный режим испытания.

При установившемся рабочем режиме на испытуемом бензине регулируют состав топливовоздушной смеси на максимальную интенсивность детонации. Устанавливают степень сжатия такой, чтобы интенсивность детонации была ниже стандартной (примерно 40...451 делений по указателю детонации). Записывают уровень топлива по мерному стеклу. Затем обогащают смесь, повышая уровень топлива через интервалы в одно деление, и для каждого положения уровня регистрируют интенсивность детонации. Так продолжают до тех пор, пока показания указателя детонации не упадут на три, четыре деления по сравнению с наибольшим значением. Далее устанавливают уровень топлива по мерному стеклу карбюратора в положение, которое соответствует максимальному показанию указателя детонации. Затем снижают уровень топлива через интервал в одно деление до тех пор, пока показания указателя детонации не уменьшатся на три-четыре деления от максимального значения. Уровень топлива устанавливают на делении, при котором была наибольшая детонация, или между делениями, при которых наблюдалась детонация одинаковой степени. Найденное таким образом положение уровня топлива соответствует регулировке состава смеси на максимальную интенсивность детонации.

При работе на испытуемом бензине после регулировки состава топливовоздушной смеси на максимальную интенсивность детонации изменением степени сжатия доводят показания указателя детонации до 55 делений. Полученную степень сжатия не изменяют в течение всего последующего испытания.

Сравнение испытуемого бензина с эталонными смесями состоит в подбо-