Двигатели на традиционном топливе

В этой главе рассматриваются двигатели на традиционном топливе: бензине, дизельном топливе, топливе реактивных самолетов и ракетном топливе. При использовании любого из этих видов топлива работа двигателей обеспечивается благодаря его сгоранию, фактически представляющему собой управляемый взрыв, в процессе которого химическая энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию с образованием различных химических соединений (продуктов сгорания). Транспорт, работающий на бензиновом и дизельном топливе, иногда называют транспортом на ископаемом топливе.

Транспортные средства с бензиновым двигателем

Двигатели автомобилей, грузовиков, тепловозов, судов, винтовых самолетов и других транспортных средств, «сжигающих» бензин в двигателях с искровым зажиганием, называют двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Что такое бензин?

Бензин — это горючее вещество с характерным запахом, которое состоит в основном из соединений, называемых углеводородами. Мы уже приводили несколько примеров таких соединений: метан, пропан и горючие масла (солярка). Бензин является их «химическим родственником». В теоретически идеальных машинах один литр бензина мог бы произвести примерно 3,48 х 107 Дж тепловой (кинетической) энергии. При полном сгорании одного галлона бензина выделяется примерно 1,25 х 105 БТЕ теплоты.

Бензин — чрезвычайно летучее вещество; он легко переходит из жидкого состояния в газообразное уже при комнатной температуре, а с ростом температуры это происходит еще быстрее. Учитывая это свойство бензина, для различных географических регионов и для разных сезонов производят различные его сорта. Обычно более летучий бензин используется зимой и в холодных местностях, а менее летучий — летом.и в теплых регионах.

Бензин получают на нефтяных очистительных установках, где из нефти, помимо бензина, выделяются также и другие нефтепродукты. Составные части бензина — алканы, алкены и циклалкены, они содержатся в пропорциях, которые зависят от состава сырой нефти и степени ее очистки. В случае самой высокой степени очистки в бензине содержится максимальное количество октана — углеводорода, который благодаря хорошим антидетонационным свойствам помогает предотвратить стук в двигателе. Эта проблема может возникнуть, если бензин в ДВС слишком быстро воспламеняется.

Некоторые из марок бензина содержат около 10% добавленного этанола (или этилового спирта), который получают из кукурузы или других видов зерна. Такой бензин называют газохолом. Это не то же самое, что Е85, который содержит 85% этанола и только 15% бензина.

Кроме углеводородов, в бензине содержатся присадки, предназначенные для повышения эффективности горения. В середине XX века наиболее распространенной присадкой был тетраэтилсвинец. Когда стало известно, что он токсичен для человека и животных и имеет свойство накапливаться в окружающей среде, были предприняты меры для запрета использования тетраэтилсвинца. В наши дни «топливо со свинцом» выходит из употребления. Другие присадки меняются от страны к стране, а также с эволюцией технологий и вводимого государственного регулирования.