Что влияет на испаряемость бензинов

Испаряемость топлива.

Автомобильные бензины

Свойства и показатели бензинов, влияющие на смесеобразование

Показателями бензинов, влияющими на смесеобразование, являются плотность, вязкость, поверхностное натяжение и испаряемость.

Чем меньше плотность бензина, тем более мелкую структуру будет иметь распыленное топливо, что обеспечит лучшее перемешивание его с воздухом. Плотность различных марок бензина примерно одинакова и определяется с помощью ареометра ( или нефтеденсиметра).

АИ-95-К5-Евро

Поверхностное натяжение всех автомобильных бензинов одинаково и при 20°С составляет 20. 24 мН/м, что в 3,5 раза меньше, чем у воды. Чем меньше вязкость и поверхностное натяжение, тем меньших размеров получаются капли при распыливании топлива

Различают динамическую и кинематическую вязкости. Динамическая вязкость измеряется в (старая ед. измерения – Пуаз, 1 П (пуаз)= 0,1 ). В стандартах на нефтепродукты указывается кинематическая вязкость, которая равна отношению динамической вязкости вещества к его плотности.

Кинематическая вязкость измеряется в м 2 /с При температуре 20 °С вязкость бензина составляет от 0,5–0,7 мм 2 /с. (старые ед. измерения – Стокс;1 сСт(сантистокс) = 1 мм 2 /с). Кинематическая вязкость определяется в капиллярном вискозиметре

Испаряемость топлива.

Испаряемость – это способность вещества к переходу из жидкого состояния в газообразное. От испаряемости зависит скорость образования топливно-воздушной смеси. Испаряемость бензина оценивается фракционным составом.

Фракционный состав бензинов – это содержание в них тех или иных фракций, выраженное в объемных соотношениях. Фракционный состав топлив определяют на специальном приборе (аппарат Энглера). Отмечают температуру начала перегонки t_НП, конца перегонки t_КП, температуры t₁₀, t₅₀, t₉₀, при которых перегоняется 10, 50 и 90% объемных бензина соответственно. На рис. 2.1 представлен графики перегонки бензина, отражающие его фракционный состав, т.е. количество q перегоняемого топлива (в процентах объемных) в зависимости от температуры перегонки t.

В бензинах различают три основные фракции: пусковую, рабочую, концевую(тяжелая).

Пусковая фракция представляет собой первые 10% перегонки бензина. Чем ниже температура выкипания первых 10% топлива, тем легче будет осуществлен пуск холодного двигателя. Однако при содержании особо низких фракций возникает опасность преждевременного испарения бензина и образование паровых пробок.

Испаряемость рабочей фракции (по кривой разгонки от 10 до 90%), которая по стандарту нормируется точкой t_50, определяет качество горючей смеси при разных режимах работы двигателя, продолжительность прогрева, приемистость.

При снижении t₅₀ сокращается время прогрева, увеличивается приемистость автомобиля и срок службы двигателя. Повышение t₅₀ приводит к снижению ресурса двигателя, особенно при низких температурах окружающей среды.

Показатели t₉₀ и t_КП определяют содержание в бензинах тяжелых трудноиспаряемых фракций. Чем выше t₉₀ и t_КП, тем вероятнее неполное испарение бензина и неполное его сгорание в цилиндрах, а это увеличивает расход бензина. Кроме того, несгоревшие частицы оседают на стенках цилиндра и смывают с них масло

Давление насыщенных паров бензина характеризует испаряемость пусковой и рабочей фракций бензина, определяет его пусковые свойства и нормируется стандартами: для летних бензинов – до 67,0 кПа, зимних – 66,7–93,3 кПа. Чем выше этот показатель, тем быстрее и полнее испаряется бензин и тем легче запуск двигателя. Причиной ограничения верхнего уровня давления насыщенных паров бензина является возможность образования паровых пробок (особенно в летний период эксплуатации), а нижнего – ухудшение его пусковых свойств.

По СТБ 1656-2011 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. БЕНЗИНЫ НЕЭТИЛИРОВАННЫЕ Технические условия» Предусмотрены 10 классов бензинов по испаряемости

Для Бензин АИ-95-К5-Евро

Применение классов бензинов на территории РБ

— Рекомендуется применять бензины:

— Класс В – в летний период (с 1 апреля по 30 сентября)

— Класс D1 – в переходный период (с 1 по 31 октября)

— Класс D – в зимний период (с 1 ноября по 31 марта)

Источник

Что такое испаряемость бензина?

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 топ- ливовоздушной 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 топ- ливовоздушная 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 устанвливается 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.

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 1 0 классов соответственно. Применение бензина того или иного класса определяется климатическими условиями, а также особенностями автотранспорта.

Источник

Испаряемость бензина

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 тем пературе 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:

ИПП=10ДНП + 7V70

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.

Источник

Испарение бензина: объективные и субъективные причины испаряемости топлива

Субъективные факторы испаряемости бензина

Существует несколько причин, почему происходит испарение бензина. И за них полностью ответственны владельцы автомобилей.

По той самой причине, о которой думает большинство. Если на заправке разбавляют бензин, пытаются увеличить его объём, доливая более дешёвое топливо или даже воду, повышение испарения будет неизбежным.

По причине поломки топливной системы. Путь бензина из бака к системе зажигания может иметь незначительные трещины. Водитель может не знать о них, так как не видит явной лужи под авто. Однако в процессе движения машины и циркуляции топлива, его потери неизбежны. Причём не только путём испарения, а и утечки самой жидкости.

По причине плохо затянутой крышки топливного бака. В этом случае испарение бензина происходит через щели между крышкой и резьбой.

Избежать перечисленных факторов можно только в том случае, если внимательно относиться к своему автомобилю. То есть вовремя проходить технический осмотр, следить за плотностью завинчивания крышки бака. И, конечно же, заправляться на тех АЗС, которые проверены.

Все три причины испарения бензина можно назвать субъективными. Они присутствуют не у всех автомобилистов. Их нельзя называть проблемой самого бензина, так как именно водитель может изменить ситуацию в лучшую сторону.

Почему топливо испаряется при субъективных факторах

Чтобы понять, почему бензин испаряется при его разбавлении, трещины в системе или приоткрытой крышке бака, необходимо разобраться в физических свойствах топлива. И принять за факт, что бензин, как ни крути, является жидким видом топлива, а не твёрдым.

К физическим свойствам жидкости относится то, что она может испаряться. И происходит это независимо от стороннего влияния.

Жидкость испаряется, потому что её молекулы находятся в постоянном движении. И сталкиваясь между собой, некоторые из них подпрыгивают. Пока они находятся в воздухе, могут сместиться под влияние ветра. Этот процесс и приводит к уменьшению объёма жидкости в сосуде. И именно это происходит с бензином, если система, в которой он находится, не герметична. Речь идёт об уменьшении в объёме до 25%, что немало.

Стоит заметить, что чем больше открытая площадь жидкости, тем быстрее она будет испаряться. А если прибавить внешнее влияние, например, нагревание или взбалтывание топлива из-за того, что машина движется, то испарение части бензина обеспечено.

При увеличении температуры, связи между молекулами жидкости становятся слабыми. Поэтому в летний период испарение бензина из негерметичной топливной системы будет больше.

Объективные факторы испаряемости топлива

Если исключить перечисленные выше субъективные причины испарения бензина, то остаётся только один объективный фактор, почему это происходит. Дело в том, что химические свойства топлива таковы, что вызывают некоторое испарение бензина. И без этого процесса бензин не будет топливом, и автомобиль не заведётся в принципе.

Откинув поломки топливной системы и прочие факторы, можно сказать, что на испаряемость автомобильных бензинов влияет сама формула бензина. Он делается с таким составом, чтобы автомобильный двигатель давал необходимую мощность и годами оставался работоспособным.

К бензину предъявляется ряд требований.

Он должен иметь способность испаряться, чтобы эффективно смешиваться с воздухом в определённый момент и поступать к системе зажигания в пропорции 1:14. Такая смесь считается рабочей для двигателя внутреннего сгорания.

Бензин должен иметь такой углеводородный состав, чтобы исключить детонацию и самовоспламенение в системе.

Устойчивость состава топлива тоже необходима, чтобы в процессе хранения и перевозки бензин при любых изменениях во внешней среде оставался бензином.

Как видите, первым пунктом обозначено то, что бензин обязательно должен испаряться. Однако не нужно думать, что из-за этого будет расход денег увеличиваться и расход топлива. В показателях расхода бензина на количество км/ч уже учтены все его физико-химические свойства. В том числе уменьшение его объёма в период прохождения нормальных процессов в топливной системе машины.

Источник

Испаряемость автомобильных бензинов и их фракционный состав

При определении фракционного состава любого топлива отмечаются температуры начала (НР) и конца (КР) разгонки. По температуре перегонки заданный объем бензина подразделяется на фракции: начальные, составляющие по объему до 10 % и выкипающие при достижении температуры 50-70º С; средние, составляющие по объему до 50 % и выкипающие при температуре до 100-115º С; конечные, составляющие по объему до 90 % и выкипающие при температуре 185-195º С.

Температуры выкипания названных фракций бензина оказывают непосредственное влияние на его эксплуатационные показатели и на работу двигателя. Температуры выкипания начальных (t_10%) фракций определяют легкость пуска холодного двигателя и скорость его прогрева на холостом ходу. Чем ниже эта температура, тем легче и быстрее можно пустить холодный двигатель, так как большее количество бензина будет попадать в цилиндры в паровой фазе. Однако, если бензин имеет слишком низкие температуры начала перегонки и перегонки 10 %, то при горячем двигателе и особенно в жаркое время в системе питания могут испаряться наиболее низкокипящие углеводороды, образуя пары, объем которых в 150-200 раз больше объема бензина. При этом горючая смесь обедняется, что вызывает перебои в работе двигателя или его остановку. Это явление получило название «паровой пробки».

Температура выкипания средних (t_50%) фракций влияет на приемистость двигателя (интенсивность разгона) и устойчивость работы на малой частоте вращения коленчатого вала. Чем ниже эта температура, тем легче испаряются средние фракции бензина, обеспечивая поступление в непрогретый еще двигатель горючей смеси необходимого состава. Если t_50% оказывается чрезмерно высокой, то испарение бензина происходит медленно, топливовоздушная смесь образуется обедненной, а поэтому прогрев двигателя получается длительным и приемистость его заметно ухудшается.

По температуре перегонки 90 % и температуре конца перегонки судят о наличии в бензине тяжелых трудноиспаряемых фракций, об интенсивности и полноте сгорания рабочей смеси, о мощности, развиваемой двигателем, и количестве расходуемого топлива, об износах двигателя. Чем выше t_90%, КР, тем вероятнее неполное испарение и сгорание бензина попадающего в цилиндр. Неполное сгорание топлива ведет к увеличению его расхода и снижению мощности двигателя. Еще большая опасность возникает оттого, что несгоревшие фракции бензина, оседая на стенках цилиндра, смывают с них масло и, стекая в картер, разжижают масло.

Бензин считается удовлетворяющим требованиям нормальной работы двигателя, если составляющие его фракции находятся в пределах температур перегонки. при отклонении фракционного состава от заданных температур ухудшаются пусковые свойства, возрастает расход топлива и уменьшается развиваемая двигателем мощность.

Еще одним параметром характеризующим фракционный состав является величина потерь бензина при перегонке. По данному показателю судят о склонности бензина к испарению при транспортировке и хранении.

Давление насыщенных паров характеризует испаряемость начальных (головных) фракций бензинов и прежде всего их пусковые качества. Чем больше в бензине легких фракций, тем выше давление его насыщенных паров и тем лучше его пусковые свойства. Однако с повышением давления насыщенных паров бензина возрастает склонность к образованию им паровых пробок, и увеличиваются потери от испарения его на складах и топливных баках. Для бензинов летнего вида давление насыщенных паров не должно превышать 500 мм рт. ст., а для зимнего вида оно должно быть в пределах 500-700 мм рт. ст. Летний бензин предназначен для использования с 1 апреля по 1 октября и имеет испаряемость фракций ниже, чем зимний (с 1 октября по 1 апреля).

Механические примесив бензине не допускаются. Они приводят к засорению топливных фильтров, топливопроводов, жиклеров, что нарушает нормальную работу двигателя. Пир попадание механических примесей в двигатель увеличивается износ цилиндров и поршневых колец.

Вода в бензине не допускается так как при температурах ниже 0º С замерзает, образуя кристаллы льда, которые могут предотвратить доступ бензина в цилиндры двигателя. Кроме того, вода способствует осмолению бензина, так как в ней растворяется ингибитор, а так же является основным источником коррозии стальных деталей системы питания.

Растворимость воды в бензинах и других нефтепродуктах невелика и составляет при обычных условиях сотые доли процента. Такая концентрация воды в бензине не вносит осложнений в практику эксплуатации автомобилей.

Виды сгорания рабочей смеси в двигателе с воспламенением от искры.

Развиваемая двигателем мощность в большой степени зависит от характера сгорания бензино-воздушной смеси: скорости сгорания, полноты сгорания, моментов начала и конца сгорания.

Сгорание рабочей смеси может быть нормальное, в результате самовоспламенения (калильное зажигание) и детонационное.

Нормальное сгорание. Сгорание смеси называется нормальным, если она полностью сгорает в цилиндрах двигателя при средних скоростях распространения фронта пламени, укладывающихся в пределы от 15 до 30 м/с. При нормальном сгорании смесь сжатая до 10-16 кгс/см 2 и нагретая теплом сжатия до 350-380º С, воспламеняется от искры свечи зажигания. Длительность основной фазы сгорания составляет 25-30º угла поворота коленчатого вала или примерно 0,0025 с при 2000 об/мин.

В случае возникновения калильного зажигания (самовоспламенения) часть смеси воспламеняется не от искры свечи зажигания, а самопроизвольно от перегретых деталей или раскаленных частиц нагара на стенках камеры сгорания.

Самовоспламенение может являться причиной возникновения детонации.

Детонационное сгорание.

Детонациейназывается ненормальная работа двигателя с воспламенением от искры, вызванная взрывным сгоранием части горючей смеси и сопровождающаяся металлическими стуками, появлением в отработавших газах черного дыма, падением мощности, перегревом двигателя и другими вредными последствиями вплоть до механического повреждения отдельных деталей двигателя.

Детонационное сгорание рабочей смеси происходит в результате цепных реакций образования и самопроизвольного распада углеводородных перекисей под воздействием высоких температур и давлений, которым подвергается рабочая смесь, сгорающая в последнюю очередь.

Первоначально воспламенение рабочей смеси происходит от искры свечи зажигания и фронт пламени распространяется по камере сгорания с нормальными скоростями. При этом температура пламени достигает 2000-2500º С. Условия для детонации наиболее благоприятны в той части камеры сгорания, где выше температура и больше время пребывания смеси. При нормальном протекании процесса сгорания для самовоспламенения (и последующей детонации) рабочей смеси не хватает времени. Если же очаги воспламенения возникают в рабочей смеси до подхода фронта пламени вызванного искрой свечи зажигания, то такое сгорание, как и давление в цилиндре, распространяется со скоростью звука и приобретает взрывной характер. В цилиндре возникают и распространяются ударные волны, которые при столкновении со стенками вызывают сильные динамические нагрузки и сопровождаются звонким «металлическим» стуком. При детонации скорость распространения пламени в камере сгорания достигает 2000-2500 м/с, а температура сгоревшей смеси повышается до 2500-3000º С.

На появление детонации влияют детонационная стойкость бензина, состав рабочей смеси, режим работы двигателя. Для подавления детонации при эксплуатации карбюраторных двигателей автомобилей можно использовать уменьшение опережения зажигания, прикрытие дросселя и увеличение скорости вращения коленчатого вала.

Методы оценки детонационной стойкости бензинов.

Детонационная стойкость бензинов оценивается октановыми числами, определяемыми по моторному и исследовательскому методам. Показатель октанового числа входит в маркировку бензина.

Октановое число определяется на одноцилиндровой установке определенной конструкции (установка ИТ9-2м – моторный метод – ГОСТ 511-82, установка ИТ9-6 – исследовательский метод – ГОСТ 8226-82) с переменной степенью сжатия в эталонных условиях на обедненной смеси. Величину октанового числа находят сравнением исследуемого топлива с эталонным топливом. В качестве эталонного топлива применяют смеси с различным содержанием по объему двух углеводородов – изооктана (С₈Н₁₈),чья детонационная стойкость принята за 100, и нормального гептана (С₇Н₁₆), детонационная стойкость которого принята за нуль.

Октановое число жидкого топлива (бензина) численно равно процентному содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном эталонных топлив, которая по детонационной стойкости равноценна испытуемому бензину.

Октановые числа определенные по моторному методу, обычно на 4-10 меньше октанового числа, определенного исследовательским методом. Чем выше степень сжатия карбюраторного двигателя (двигателя с внешним смесеобразованием), тем с большим октановым числом должно применяться топливо.

Методы повышения октанового числа бензинов.

Варьируя углеводородным составом, получают бензины с различной детонационной стойкостью. Практически это осуществляется при каталитическом крекинге и риформинге, а также путем добавки к бензинам высокооктановых компонентов, синтезированных из газообразных углеводородов.

Антидетонаторами называют такие вещества, которые при добавлении к бензину в относительно небольших количествах резко повышают его детонационную стойкость. К их числу относятся металлоорганические соединения. Наиболее эффективным антидетонатором, является тетраэтилсвинец (ТЭС). ТЭС (Pb(C₂H₅)₄) – бесцветная прозрачная жидкость плотностью 1,65. В воде ТЭС не растворяется, но хорошо растворяется в бензине и других органических растворителях. Механизм действия антидетонаторов, и в частности тетраэтилсвинца, объясняется перекисной теорией детонации и цепных реакций. При высоких температурах в камере сгорания (500-600º С) ТЭС полностью разлагается c образованием металлического свинца

Pb(C₂H₅)₄ 4C₂H₅ + Pb

Образующийся свинец окисляется с образованием диоксида свинца,

Pb + О₂ PbО₂

который вступает в реакцию с пероксидами (перекисями) и разрушает их. При этом образуются малоактивные продукты окисления углеводородов и оксид свинца, способный реагировать с новой молекулой переоксида. Таким образом, один атом свинца, восстанавливаясь и окисляясь, способен разрушить большое количество пероксидных молекул. В чистом виде антидетонационные присадки к бензинам использовать не удается, так как продукты сгорания в виде нагара откладываются и накапливаются в камере сгорания. В связи с этим ТЭС добавляют в бензин в смеси с веществами – выносителями, образующими со свинцом и его оксидами при сгорании летучие вещества, которые удаляются из двигателя с отработавшими газами. В качестве выносителей применяют вещества, содержащие бром, и в меньшей степени хлор. Смесь ТЭС и выносителя, которая применяется как антидетонатор, называется этиловой жидкостью. Автомобильные бензины, содержащие этиловую жидкость, называются этилированными.

Этиловая жидкость Р-9 представляет собой смесь тетраэтилсвинца с этилбромидом и хлорнафталином. Этиловая жидкость П.-2 – смесь тетраэтилсвинца с дибромпропаном и хлорнафталином.

В связи с ужесточением норм на выбросы вредных веществ с отработавшими газами этилированные бензины заменяются неэтилированными.

В последнее время в качестве антидетонатора применяется (особенно за рубежом) марганцевый антидетонатор (ЦТМ), равноценный по эффективности ТЭС.

ЦТМ (циклопентадиенилтрикарбонил марганца) С₅Н₅Mn(CO)₃ представляет собой кристаллическое вещество, хорошо растворяющееся в бензине. К антидетонатору ЦТМ добавляется выноситель (бисэтилксантоген) и антинагарная присадка (трикрезилфосфат). Бензин, содержащий ЦТМ, по токсичности приближается к чистому бензину. Недостатком ЦТМ является интенсивное образование окиси марганца на электродах свечей, быстро приводящее к замыканию искрового промежутка и, следовательно, к остановке двигателя.

В качестве высокооктановой добавки к бензинам используют метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). Физико-химические свойства МТБЭ близки к свойствам бензина. Добавка 10 % МТБЭ в бензин повышает октановое число на 5-6 единиц.

Повысить октановое число бензина можно введением в его состав ароматических аминов (до 2 %). Например, высокоэффективной добавкой к бензинам является экстралин, представляющий собой смесь производных ароматических соединений.

Стабильность бензинов.

Физическая стабильность.

Наиболее глубокие изменения свойств бензина происходят в результате двух физических процессов: нарушение однородности бензина вследствие выпадения кристаллов высокоплавких углеводородов и испарения его легких фракций.

Изменение свойств бензина может произойти от химических превращений его компонентов и в первую очередь от окисления непредельных углеводородов. Склонность топлив к окислению и смолообразованию при их длительном хранении характеризуют индукционным периодом.

Индукционным периодом называется выраженное в минутах время, в течении которого испытуемый бензин в среде чистого кислорода под давлением 0,7 МПа и при температуре 100ºС практически не подвергается изменению.

Чем больше индукционный период, тем стабильнее бензин и тем дольше его можно хранить.

На повышенное содержания смол и органических кислот в бензине, указывает изменение цвета бензина. При осмолении бензин приобретает желтый цвет иногда с коричневатым оттенком.

Процесс окисления является самоускоряющимся. Каталитически ускоряющее на образование смол действует ржавчина и загрязнение тары, в которой хранится топливо. Попадание воды в бензин так же нежелательно, так как она растворяет ингибиторы и снижает их эффективность. В качестве присадок к бензинам препятствующих их осмолению, используют древесно-смолистый антиокислитель в количестве 0,050-0,015 % и антиокислитель ФЧ-16 в количестве 0,03-0,10 %.

Коррозионное воздействие бензинов на металлы.

Бензины как и другие нефтепродукты, должны обладать минимальным коррозионным воздействием на металлы. Коррозия металлов, из которых изготовлены детали системы питания, может появиться только в том случае, если в бензинах будут присутствовать следующие соединения: минеральные кислоты, щелочи, органические кислоты, сера и сернистые соединения.

Водорастворимые кислоты и щелочиобладают сильным коррозионным воздействием на металлы, вызывают интенсивный износ деталей двигателя и элементов системы питания. Водорастворимые кислоты оказывают воздействие, как на черные так и на цветные металлы, щелочи активно корродируют цветные металлы. По этой причине стандартами на автомобильные бензины не допускается содержание в них хотя бы следов водорастворимых кислот и щелочей.

Нейтральность водной вытяжки свидетельствует об отсутствии в нефтепродукте минеральных кислот и щелочей.

Содержание органических кислот в топливах принято характеризовать кислотностью, под которой понимают количество щелочи КОН, выраженное в миллиграммах и потребное для нейтрализации всех нафтеновых кислот в 100 мл топлива.

Кислотность – количественная характеристика содержащихся в нефтепродукте органических кислот.

Сера и сернистые соединения.

Активные сернистые соединения отличаются особой коррозионной агрессивностью по этой причине их присутствие в топливах недопустимо.

Наличие активных сернистых соединений качественно обнаруживается испытанием на медную пластинку. Медную пластинку тщательно очищают и выдерживают в бензине (дизельном топливе) 3 часа при температуре 50º С. Если по истечении трех часов на поверхности медной пластины не появились черные, темно-коричневые или серо-стальные пятна, то нефтепродукт считается выдержавшим испытание. Отрицательная проба на коррозию медной пластинки указывает на то, что содержание сероводорода в бензине не более 0,0003, а элементарной серы не более 0,0015 %.

Неактивные сернистые соединения практически не корродируют металлы, однако, вызывают коррозию при сгорании топлива в цилиндрах двигателя. Стандартом на бензины допускается содержание в топливах ограниченного количества неактивных сернистых соединений.

Марки бензинов.

Сейчас в Российской Федерации действует стандарт «Бензины для автомобильного транспорта», который включает в себя следующие марки бензинов: А-72(нэ), А-76(э), А-76(нэ), АИ-80(нэ), АИ-91(нэ), АИ-92(нэ), АИ-95(нэ), АИ-96(нэ), АИ-98(нэ).

ГОСТом не предусмотрен бензин АИ-93, вместо него предлагается АИ-91.

Бензины А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95 изготавливаются зимнего и летнего видов.

С января 1999 г. в России введен новый государственный стандарт на бензины. Но не на все, а только на неэтилированные. Новый стандарт регламентирует четыре марки бензина: Normal – 80, Regular – 91, Premium – 95, Super – 98. Первый из них заменяет бензины А-76 и АИ-80. Экологические требования к ним (по ГОСТ Р 51105-95) жестче: содержание ТЭС не более 0,010 г/л, полностью запрещено использование железосодержащих антидетонаторов, содержание марганца ограничено на уровне 0,5 г/л для бензина Normal-80 и 0,18 г/л для Regular-91. Выпуск этилированных бензинов в России после 2003 г. резко сокращен.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник