Испаряемость бензина оценивается показателями фракционного состава и летучести (давление насыщенных паров, потери от испарения и склонность к образованию паровых пробок).
Испаряемость бензина должна обеспечивать оптимальный состав топливовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя независимо от способа ее приготовления. По способу приготовления смеси топлива с воздухом различают двигатели карбюраторные, в которых состав топливовоздушной смеси в основном задается конструкцией карбюратора, и инжекторные (с впрыском), в которых состав смеси регулируется электронной системой в зависимости от состояния двигателя и условий его работы.
С испаряемостью бензина связаны такие характеристики двигателя, как пуск при низких температурах, вероятность образования паровых пробок в системе питания в летний период, приемистость автомобиля, скорость прогрева двигателя, а также износ цилиндро-поршневой группы и расход топлива.
Фракционный состав бензинов характеризуется температурами начала перегонки и выкипания: 10, 50, 90% объема бензина, конца кипения; объемом остатка в колбе и потери (%).
В последнее время чаще стали пользоваться объемами (%) испарившегося бензина при температуре 70, 100, 180 °С.
Характеристику бензина по холодному запуску принято связывать с температурой перегонки 10% бензинаили объемной долей (%) бензина, перегоняемого при 70 °С.
Большинство современных автомобилей отличаются хорошей характеристикой по
холодному запуску, и значимость этого показателя спецификации как фактора,
ограничивающего запуск, несколько снизилась при условии достаточной испаряемости
для прогрева и обеспечения управляемости при движении. Как
характеристика
прогрева, так и характеристика управляемости при движении в
общем чувствительны к испаряемости средних фракций, обозначаемой в спецификациях
температурной перегонки 50% бензина или объемной долей бензина, перегоняемого
при 100 °С.
Содержание тяжелых фракций бензина ограничивают, так как в определенных
условиях эксплуатации они могут испаряться не полностью и попадать в цилиндры
двигателя в жидком состоянии. При этом топливо в цилиндрах смывает масляную
пленку, из-за чего увеличивается износ, разжижается масло, повышается
расход
топлива.
В спецификациях на автомобильные бензины предусмотрены ограничения на давление насыщенных паров, в зависимости от климатических условий. Эту физическую характеристику топлива рассматривают как фактор, влияющий на надежность работы топливной системы, а также на потери от испарения, загрязняющие атмосферу при хранении, транспортировании и применении бензина.
В лабораторных условиях давление насыщенных паров определяют при температуре 37,8 °С и регламентированном соотношении паровой и жидкой фаз.
Испаряемость топлива влияет на выбросы автомобилей, причем это влияние
особенно проявляется при эксплуатации автомобиля в условиях холодной и жаркой
погоды. В холодную погоду низкая испаряемость увеличивает продолжительность
запуска двигателя, и поскольку топливовоздушная смесь экстремально
обогащена,
то выбросы несгоревших углеводородов очень велики.
Во время прогрева двигателя недостаточная испаряемость бензина приводит к
обеднению смеси в начале ускорения, и, если автомобиль отрегулирован на режим,
близкий к пределу обеднения, то могут возникнуть проблемы приемистости из-за
чередования периодов, когда топливовоздушная смесь находится за
пределами
диапазона воспламенения. В такие периоды увеличиваются выбросы
несгоревших углеводородов и оксида углерода.
Для автомобилей, имеющих воздушную заслонку с ручным управлением, проблемы приемистости могут быть смягчены путем усиленного дросселирования в течение продолжительного времени, но это приводит к еще большему обогащению смеси и, следовательно, к увеличению выбросов несгоревших углеводородов и оксида углерода.
В жаркую погоду основная проблема заключается в образовании паровых пробок в
результате испарения бензина в топливном насосе и в трубопроводах подачи
топлива, что ограничивает подачу топлива в двигатель. Это приводит к обеднению
смеси и ухудшению приемистости либо, в экстремальных условиях, к
остановке
двигателя. На автомобилях с карбюраторными двигателями высокая
испаряемость может также привести к кипению топлива в поплавковой камере,
вследствие чего в цилиндры поступает очень богатая топливовоздушная смесь и, как
результат, увеличиваются выбросы оксида углерода и несгоревших
углеводородов.
Максимальную испаряемость можно контролировать одним из двух способов:
- максимальной температурой, при которой уста нвли вается отношение пар - жидкость, равное 20;
- индексом испаряемости или индексом паровых пробок (ИПП), который является функцией давления насыщенных паров и количества топлива в %, испарившегося при 70 °С.
ИПП=10ДНП + 7V70,
где ДНП — давление насыщенных паров, кРа, V70 — количество топлива, испаряющегося при 70 °С, %
Последний способ регулирования максимальной испаряемости включен в ГОСТ Р 51105-97 и ГОСТ Р51866-2002.
Согласно этих спецификаций все автомобильные бензины по испаряемости подразделяются на 5 и 10 классов соответственно. Применение бензина того или иного класса определяется климатическими условиями, а также особенностями автотранспорта.
