Существенное влияние на процесс испарения топлив различного происхождения имеет их теплота испарения.
Если предположить, что процесс испарения топлива во впускной системе двигателя протекает адиабатически, то все необходимое количество тепла Q (ккал) должно отниматься от воздуха, в среде которого происходит испарение, и от самого топлива. Воздух и топливо при этом охлаждаются от ta до конечной температуры образующейся смеси t.
При прохождении в двигатель I кг топлива для его полного испарения необходимо затратить количество тепла, равное тегыоте испарения. Фактически испаряется не все топливо, а его часть — х. При этом через впускную систему проходит aL — количество воздуха, где а— коэффициент избытка воздуха, L, — теоретически необходимое количество воздуха. Таким образом, снижение температуры при испарении топлива во впускной системе определяется значением теплоты испарения, составом горючей смеси aLn и теплоемкостью топлива.
Расчеты показывают, что наибольшее влияние на снижение температуры смеси во впускном трубопроводе оказывает теплота испарения (парообразования).
Для индивидуальных углеводородов и моторных топлив теплота парообразования уменьшается с увеличением молекулярного веса и температуры кипения. При одном и том же молекулярном весе углеводородов наибольшие значения теплоты парообразования имеют ароматические и ацетиленовые, наименьшие — парафиновые и олефиновые; нафтеновые углеводороды занимают промежуточное положение. Углеводороды изомерного строения каждого класса имеют более низкую темплоту парообразования, чем углеводороды нормального строения.
Среди соединений, нашедших применение в качестве компонентов автомобильных топлив, наиболее высокую теплоту парообразования имеют спирты. Понижение температуры во впускном трубопроводе за счет более высокого значения теплоты парообразования спиртов примерно в 3 раза больше, чем при испарении углеводородных топлив. Однако фактическое понижение температуры при испарении спиртов в двигателе еще больше, так как для их сгорания требуется меньше воздуха, чем для углеводородных топлив.
Влияние физико-химических свойств на снижение температуры во впускном трубопроводе (а = 1)
| Углеводород или топливо | Теплота испарения, кк ал/кг | Теплоемкость, ккал/кг • град) | Снижение температуры смеси при полном испарении топлива, *С |
| Изопентан | 82,0 | 0,52 | 19,5 |
| н-Гептан | 75,8 | 0,52 | 18,3 |
| Изооктан | 65,1 | 0,47 | 16,0 |
| Бензол | 94,2 | 0,40 | 26,4 |
| Изопропилбензол | 75,5 | 0,41 | 20,3 |
| Метиловый спирт | 263,4 | 0,58 | 123,1 |
| Этиловый спирт | 219,5 | 0,75 | 80,4 |
| Диэтиловый эфир | 86,2 | 0,54 | 26,3 |
| Бензины: | | | |
| А-76 | 71,0 | 0,48 | 17,7 |
| АИ -9.1 | 73,0 | 0,47 | 18,6 |
| Керосин | 52,0 | 0,46 | 13,3 |
Это свойство спиртов широко используется при их применении в качестве топлив для гоночных автомобилей и мотоциклов. Тепловой режим двигателей таких машин бывает обычно очень напряжен, и применение спиртов позволяет снизить температуру газов в конце такта впуска.
Более низкая температура смеси в конце впуска при использовании спиртов приводит к увеличению плотности заряда и повышению коэффициента наполнения, что в свою очередь ведет к повышению среднего эффективного давления и увеличению мощности двигателя.
Роль теплоемкости углеводородного топлива в понижении температуры при испарении относительно невелика; кроме того, сами значения теплоемкостей различных топлив близки между собой.
Теплоемкость жидких углеводородов и моторных топлив при температуре 20°С колеблется в пределах от 0,60 до 0,35 ккал/(кгград). Парафиновые углеводороды имеют более высокме значения теплоемкостей, чем ароматические и нафтеновые. Углеводороды нормального строения обладают большей теплоемкостью, чем изомерные. С увеличением плотности теплоемкость топлив, как правило, уменьшается.
Следует отметить, что в результате понижения температуры во впускном трубопроводе условия испарения топлива ухудшаются. Поэтому в современных автомобильных двигателях впускные трубопроводы подогреваются.