Устройство автомобилей

Автомобильные бензины

Топливо для бензиновых двигателей и его характеристики

Для бензиновых двигателей применяют бензин – легкое топливо, представляющее собой светлую жидкость, быстро испаряющуюся на воздухе и хорошо воспламеняющуюся. С химической точки зрения бензин является смесью лёгких углеводородов, получаемых из нефти и нефтепродуктов.
Температура кипения бензина может варьировать в достаточно широких пределах — от 33 до 205 °C (в зависимости от содержания примесей).
Бензин несколько легче дизельного топлива – его плотность составляет 0,71…0,74 г/см³, тогда как у дизтоплива этот показатель может достигать 0,85 г/см³.
При сжигании бензина выделяется значительная тепловая энергия – его теплотворная способность может превышать 10 тыс. ккал/кг.
Замерзает бензин (в отличие от дизельного топлива) при достаточно низкой температуре – примерно -70…-74 °C.

Наиболее важными свойствами бензина являются испаряемость, антидетонационная стойкость и теплота сгорания.

Испаряемость бензина

Испаряемость бензина характеризует условия смесеобразования и состав горючей смеси во впускной системе двигателя, склонность бензина к образованию паровых пробок в топливной системе автомобиля, а также полноту сгорания бензина и степень разжижения моторного масла бензиновыми фракциями.

Испаряемость бензина оценивается следующими комплексными и единичными показателями, определяемыми лабораторными методами: фракционным составом, давлением насыщенных паров, склонностью к образованию паровых пробок (соотношение пар-жидкость).

Испаряемость бензина должна обеспечивать оптимальный состав топливовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя независимо от способа ее приготовления (карбюрация, впрыск).
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 цилиндропоршневой группы и расход топлива.

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.

Давление насыщенных паров — фактор, влияющий на надежность работы топливной системы, а также на потери от испарения, загрязняющие атмосферу при хранении, транспортировании и применении бензина.

Детонационная стойкость бензина

Детонационная стойкость – свойство бензина, определяющее возможную степень сжатия двигателя.
Детонация представляет собой особый вид сгорания горючей смеси, протекающего с явлениями взрыва отдельных объемов смеси при чрезвычайно высоких скоростях распространения фронта пламени в камере сгорания (2000 м/с и выше). Для сравнения: при нормальном сгорании эта скорость составляет 20…40 м/с, т. е. в 50…100 раз меньше, чем при детонационном сгорании. Детонационное сгорание топлива сопровождается значительным повышением давления в зоне детонации.

При детонационном сгорании смеси в двигателе слышны резкие металлические стуки, объясняемые ударами волн высокого давления о стенки камер сгорания, цилиндров и днищ поршней и возникновением вибрации деталей.
Кроме того, наблюдаются дымный выпуск с искрами вследствие неполного сгорания топлива и закипания жидкости в системе охлаждения из-за усиленной теплоотдачи стенкам камер сгорания и цилиндров.
В результате неполного сгорания топлива, усиленной теплоотдачи и увеличения механических потерь мощность и экономичность двигателя резко снижаются.

Длительная работа двигателя при детонационном сгорании может привести не только к повышенному износу его деталей, но и к образованию крупных дефектов в виде трещин и деформации деталей или даже их разрушения. Детонация обычно возникает в случае применения топлива несоответствующего сорта, а также при перегрузке и перегреве двигателя.

Возникшая в двигателе детонация при работе автомобиля, не имеющая систематического характера, может быть устранена уменьшением нагрузки на двигатель (путем перехода на низшую передачу) и прикрытием дроссельной заслонки карбюратора.
Систематическая детонация при работе двигателя с правильно установленным зажиганием свидетельствует о недостаточно высоких антидетонационных свойствах используемого топлива.

Показателем, характеризующим антидетонационные свойства бензина, является его октановое число.

Октановое число бензина

Октановое число бензина определяют на специальной установке, представляющей собой одноцилиндровый двигатель с изменяемой степенью сжатия, сравнением антидетонационных свойств испытуемого бензина со свойствами эталонного топлива – приготовляемой в разных пропорциях смеси сильнодетонирующего топлива (гептана) и стойкого против детонации топлива (изооктана) – эквивалентной смеси.

При одинаковых антидетонационных свойствах эквивалентной смеси и испытуемого бензина октановое число бензина принимают равным процентному содержанию изооктана в эквивалентной смеси. Чем больше октановое число бензина, тем меньше он детонирует при сжатии и тем большую степень сжатия может иметь двигатель, работающий на этом бензине.
Октановое число бензина является очень важным свойством топлива, поскольку, как мы знаем из теплотехники, от степени сжатия зависят многие динамические и экономические характеристики двигателя внутреннего сгорания, в том числе – его КПД. Т. е. чем выше степень сжатия в цилиндрах двигателя, тем эффективнее протекают процессы преобразования тепловой энергии в механическую.

Для повышения октанового числа бензина и уменьшения возможности его детонации в двигателях с повышенной степенью сжатия в некоторых сортах бензина используют специальные добавки – антидетонаторы. Наиболее сильным из применяемых антидетонаторов является этиловая жидкость, добавляемая к бензину в небольших количествах. Бензин с добавками этиловой жидкости называют этилированным. Этилированный бензин ядовит, поэтому в него добавляют красящее вещество для отличия от обычного бензина. Обращаться с этилированным бензином следует очень осторожно, соблюдая правила техники безопасности. В последнее время производство этилированного бензина в России запрещено.

Для автомобилей с карбюраторными двигателями применяют бензин марок: АИ-92, АИ-95, АИ-98. Буква «А» в маркировке бензина означает «автомобильный», буква «И» — метод определения октанового числа (исследовательский), цифры – октановое число бензина.

Оптимальный состав горючей смеси

Процесс смесеобразования заключается в смешивании бензина в распыленном состоянии с воздухом в определенной пропорции. Горючая смесь должна удовлетворять двум основным требованиям:

• при воспламенении в цилиндре двигателя смесь должна сгорать очень быстро (в течение короткого промежутка времени), чтобы обеспечить соответствующее давление газов на поршень в начале рабочего хода;
• бензин, входящий в состав горючей смеси, должен сгорать полностью, чтобы выделялось наибольшее количество теплоты, и работа двигателя была наиболее экономичной. Неполное сгорание топлива ведет к его выбросу в систему выпуска отработавших газов, что приводит к его неоправданному перерасходу. Кроме того, двигатель сильно дымит, а на стенках цилиндров интенсивно откладывается копоть и сажа.

Подробнее процессы горения топлива рассматриваются на отдельной странице сайта.

Для быстрого и полного сгорания горючей смеси необходимо, чтобы бензин с воздухом смешивались в строго определенной массовой пропорции, было очень мелко распылен и хорошо перемешан с воздухом. В этом случае каждая мельчайшая частица бензина будет окружена частицами кислорода в требуемом для полного окисления количестве. Не следует забывать, что горение – это процесс окисления топлива, т. е. его химическое взаимодействие с кислородом, сопровождающееся выделением тепловой энергии.

Состав горючей смеси в зависимости от соотношения топлива и воздуха в ней характеризуют специальным показателем – коэффициентом избытка воздуха α, представляющим собой отношение действительного количества воздуха в смеси (в кг), приходящегося на 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству, обеспечивающему полное сгорание 1 кг топлива.

Как указывалось в предыдущей статье, в зависимости от соотношения масс бензина и воздуха различают нормальную, обедненную, обогащенную и богатую горючую смесь.

Нормальной называют смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха – теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания бензина. Коэффициент α для нормальной горючей смеси равен единице.
Соотношение 1:15 является примерным (обычно системы питания бензиновых двигателей регулируются на нормальный состав 1:14,7), поскольку с точки зрения химии количество кислорода в смеси должно обеспечивать окисление водорода и углерода, содержащихся в данной марке бензина. В процессе сгорания участвует не только кислород воздуха, но и кислород, в том или ином количестве содержащийся в самом топливе. Если учесть этот факт, а также то, что в разных марках и сортах бензина может содержаться разное массовое количество водорода и углерода (основных теплотворных компонентов топлива), то можно понять, что состав нормальной смеси для разных сортов бензина будет несколько отличаться.

Обедненной (α = 1,1…1,15) называют смесь, в которой имеется незначительный избыток воздуха по сравнению с нормальной смесью, а бедной (α > 1,2) – смесь, в которой воздуха существенно больше, чем необходимо для полного сгорания бензина.

Обогащенная смесь (α = 0,85…0,9) имеет недостаток воздуха – до 13 кг на 1 кг топлива. Скорость сгорания обогащенной смеси возрастает, в результате чего давление газов в цилиндрах двигателя увеличивается. Такая смесь позволяет развить двигателю максимальную мощность, но при этом общий расход топлива увеличивается из-за неполноты его сгорания.

Как температура и давление в цилиндрах дизеля влияют на работу мотора

Температура вспышки бензина

У бензина нет собственной химической формулы. Он состоит из десятков компонентов, без учета присадок. Привычное обозначение (А95) является показателем октанового числа.

Под температурой вспышки подразумевается минимальный порог нагрева, при котором пары способны воспламенится от открытого источника. Бензин относится к наиболее пожароопасным нефтепродуктам (воспламенение при минус 400С).

Температура воспламенения – минимальный показатель, при котором топливо-воздушная смесь вспыхивает от стороннего источника и горит от испарения не менее 5 секунд. Температура горения превышает температуру вспышки на 10-15 градусов.

Самовоспламенение – значение, при котором горячие пары бензина возгораются без постороннего источника. Этот показатель необходим для:

• разделения веществ по группам пожароопасности;
• расчета электрооборудования;
• выяснения причин возгораний.

Бензин применяют на моторах с искровым зажиганием. Перед подачей в цилиндр топливо-воздушная смесь нагревается выше температуры вспышки.

2 условия воспламенения:

1. Бензин находится в газообразном состоянии.
2. Соотношение топлива и воздуха в пределах возгорания.

Что такое бензин?

Этот пункт идёт первым, потому что он крайне важен для понимания вопроса. Забегая вперёд, скажем так: вы никогда не найдёте химической формулы бензина. Как, например, можно без проблем отыскать формулу метана или другого однокомпонентного нефтепродукта. Любой источник, который покажет вам формулу автомобильного бензина (не важно, будь то вышедший из оборота АИ-76 или наиболее распространённый сейчас АИ-95) однозначно заблуждается.

Дело в том, что бензин – это многокомпонентная жидкость, в которой как минимум присутствует не менее десятка различных веществ и ещё больше их производных. И это только база. Перечень присадок, используемых в различных бензинах, в разные промежутки времени и для различных условий эксплуатации, занимает внушительный лист из нескольких десятков позиций. Поэтому невозможно выразить одной химической формулой состав бензина.

Краткое определение бензина можно дать такое: легковоспламеняющаяся смесь, состоящая из лёгких фракций различных углеводородов.

Цетановое число, качество воспламенения

Так как дизельный двигатель работает без внешнего воспламенения, то после впрыска дизельного топлива в горячий сжатый воздух, находящийся в камере сгорания, оно должно самовоспламениться с минимально возможной задержкой (периодом задержки воспламенения).

Качество воспламенения определяется как такое свойство топлива, которое определяет начало его самовоспламенения в дизельном двигателе. Качество воспламенения выражается с помощью так называемого цетанового числа (CN). Чем выше цетановое число, тем легче воспламенить топливо.

Углеводород цетан имеет очень хорошую характеристику воспламеняемости, которая соответствует цетановому числу 100, тогда как углеводород метилнафталин, имеющий очень плохую воспламеняемость, имеет цетановое число, равное 0, Стандарт DIN 51601 для дизельного топлива определяет минимальное цетановое число в 45 единиц.

Однако для оптимальной работы современных дизельных двигателей (тихая работа, уменьшение вредных выбросов) желательно иметь топливо с повышенным цетановым числом около 50. Высококачественное дизельное топливо содержит большое количество парафинов с высокими цетановыми числами. В противоположность этому, различного типа ароматические углеводороды, содержащиеся в крекинговых соединениях, ухудшают качество воспламенения.

Пределы взрываемости

Пределы взрываемости выражены температурой горючего вещества и характеризуют граничные концентрации паров топлива в воздухе. Величиной определяют степень взрывоопасности бензина. С превышением концентрации верхнего предела происходит сгорание жидкости. Наименьшая концентрация паров горючего в воздухе, при которой происходит воспламенение от внешнего источника пламени с последующим распространением огня на весь объем, приводит к взрыву.

Взрывчатые смеси образуются при концентрации паров в воздухе от 70 до 120 г/м3. Значения между ВКПР и НКПР именуют промежуточной взрываемостью: у бензина она составляет 0.7-8%. Итоговая величина зависит от состава реагента, наличия в топливе негорючих присадок. Для автомобильного двигателя особенно опасно детонационное топливо. Оно способствует быстрому распространению теплоты. Процесс приводит к физическому износу деталей цилиндро-поршневой группы. Предотвратить детонации можно путем регулярного технического обслуживания мотора, покупки высокооктанового горючего, установки свечей зажигания с подходящим калильным числом.

Еще одна интересная величина – температура кипения бензина. Находится в пределах от 50 до 110 градусов. Показатель зависит от состава того или иного топлива. Лишь водители со стажем помнят, как летом закипевшее в карбюраторе горючее останавливало транспортное средство. Причиной становились пробки: легкие фракции отделялись от тяжелых под видом пузырьков горючего газа из-за чрезмерного разогревания. Достаточно было постоять на обочине некоторое время. Образованные газы вновь становились жидкостью, система освобождалась от образованных пробок – машина продолжала свой путь.

Рабочая температура дизельного двигателя

Дизельные агрегаты имеют другую конструкцию, поэтому температура в камере сгорания при их работе в несколько раз ниже. Температура работы зависит от того, какого типа сам двигатель. При работе температура сначала значительно повышается, потом снижается, так как горючая смесь начинает воспламеняться быстрее. Она сгорает раньше, процесс становится более плавным и полноценным, почти не остается невоспламенившейся жидкости. За счет этого рабочая температура становится стабильной, больше делается КПД двигателя, сами выхлопы становятся менее токсичными.

Специалисты считают, что для дизельных конструкций нормальной температурой можно считать 70-90 градусов в зависимости от модели самого мотора. Под нагрузкой температура работы мотора может подниматься до 97 градусов, но дальнейшее ее повышение может вызвать серьезный вред для системы. Существует и обратная перегреву проблема, когда агрегат не прогревается до нужной температуры. Как и у бензинового варианта, у него начинают возникать разнообразные проблемы.

Например, при прогреве, когда система работает на холостом ходу, нужно дать ей нагреться хотя бы до 40-50°С, прежде чем начать движение. Это позволит ей работать оптимально, снизить износ деталей. Кроме этого, требуется следить за оборотами: они должны достичь 2 000 или 2500 оборотов в минуту. После этого нужно подождать, пока система прогреется до 80°С, это будет значить, что силовой агрегат можно использовать в полную силу. Особенно эта рекомендация актуальна для холодного времени года, так как многие дизели испытывают зимой проблему с запуском, применяют специальный электроподогрев.

Если мотор не достигает рабочей температуры, его КПД сильно снижается. Это отражается на тяге автомобиля в целом, он начинает хуже разгоняться, медленно едет, расход топлива при этом значительно повышается. Это может происходить по следующим причинам:

• Термостат вышел из строя;
• Резко ухудшилась компрессия;

Если использовать такой автомобиль под нагрузкой, например, при езде по бездорожью или перевозке грузов, смесь будет сгорать не полностью, начнет появляться нагар на стенках камеры сгорания, топливные форсунки засорятся, сажевый фильтр быстро выйдет из строя, износ системы увеличится.

Например, при засорении форсунок солярка не будет сгорать полностью, ее расход увеличится чисто из-за того, что часть топлива будет выливаться через выхлопную трубу, так и не сгорев. Опасно данное явление тем, что догорает топливо, уже находясь на поверхности поршней, что вызывает их прогорание, засорение камер сгорания. Пострадать от этого может и впускной клапан, уменьшится компрессия, кроме этого, запустить такой двигатель на холодную будет проблематично.

Частые проблемы дизелей: момент впрыска и компрессия

Если сжатие смеси в цилиндре оказывается недостаточным, во время работы двигателя можно услышать шумы и металлические стуки. Дело в том, что в таком случае смеси нужно больше времени, чтобы нагреться до температуры воспламенения.

Получается, снижение компрессии дизельного двигателя увеличивает время до воспламенения заряда.

При этом в цилиндре несгоревшей смеси будет больше, чем нужно. В результате в момент возгорания такого заряда процесс горения приобретает взрывной характер, давление резко увеличивается, появляется ударная волна и детонация, разрушая ЦПГ и оказывая значительные нагрузки на детали мотора.

Также снижение компрессии приводит к тому, что

дизель начинает дымить

. Выхлоп может быть черным или серовато-белым. В случае с белым дымом из выхлопной трубы, дизтопливо попросту неэффективно воспламеняется в момент, когда поршень доходит до ВМТ.

Затем поршень идет вниз, температура и давление дополнительно снижаются, нет условий для горения. Получается, несгоревшая солярка испаряется и далее попадает в выпускную систему

То же самое происходит и в том случае, если впрыск дизтоплива слишком поздний. Другими словами, компрессия в цилиндрах нормальная, но подача топлива с опозданием приводит к тому, что поршень уже идет вниз, нет нужного сжатия и давления для самовоспламенения.

Если же выхлоп черный, это может указывать на то, что форсунки «переливают», то есть подача горючего происходит в большем объеме, чем необходимо. Простыми словами, дизтоплива много, а кислорода просто недостаточно на такое количество горючего.

Имеющийся кислород позволяет выгореть только части топлива, а несгоревшие остатки превращаются в углерод, что и проявляется в виде характерного черного дыма из выхлопной трубы.

Еще отметим, что к похожим проблемам может приводить недостаточная подача воздуха (например, забит воздушный фильтр), завоздушивание системы питания дизельного двигателя и т.д.

В итоге, если нарушается нормальный процесс смесеобразования, это закономерно влияет на момент воспламенения и последующую эффективность сгорания топливного заряда в цилиндрах.

Правила транспортировки

Транспортировка большей части нефтепродуктов допускается всеми видами транспорта: автомобильным, железнодорожным, авиационным. Особые требования выдвигают к тарам – емкостям под нефтяные продукты. Они обычно изготовлены из алюминия с защитным внутренним слоем или стали. Емкости плотно закрывают крышкой с прокладкой, создаются все условия для полной герметичности. Тара должна быть обозначена соответствующей маркировкой – номер UN вещества, класс опасности. Бочки с горючим размещают вертикально и жестко фиксируют. Без оформления разрешения Минтранса и согласования маршрута допускается транспортировка 1000 литров бензина.

Цистерны автопоездов в обязательном порядке обозначают специальной маркировкой. Бензовоз должен быть оборудован заземляющим устройством. При необходимости транспортировки свыше 1000 литров горючего водитель обязан иметь при себе:

• маршрутный лист с указанным местом отправления и конечным пунктом;
• соглашение о перевозке опасных грузов;
• допуск к транспортировке грузов.

Доставкой взрывоопасных веществ, включая углеводородные смеси, могут заниматься обученные водители. У них должна быть медицинская справка. Документ подтверждает пройденный этап медицинского контроля. Компания-перевозчик обязательно должна располагать разрешением на перевозку опасных грузов внутри страны.

Важно обращать внимание на то, какая должна быть рабочая температура двигателя. Как перегрев, так и понижение показателей могут существенно навредить системе, поэтому важно вовремя обращать на это внимание и принимать меры по восстановлению, пока поломка не превратилась в серьезную проблему, исправление которой обойдется в круглую сумму.

Что такое 92, 95?

Что значат данные цифры? Они обозначают октановое число топлива. Значение, описывает детонационную устойчивость топлива, т.е. возможность горючего сопротивляться самовоспламенению во время сжатия. Таким образом, при высоком октановом числе, вероятность самовоспламенения при сжатии сокращается.

При производстве топлива, октановое число, самое чистое, выходит в районе 80-85. Чтобы вывести его на необходимый уровень, размешивают с различными присадками.

Что будет, если вместо 92 залить 95?

Если зальете в двигатель, предназначенный для 92, 95-ый бензин, то ничего плохого не будет, скорее лучше. Т.е. двигатель будет работать мягче. Это необходимо понимать, что если заливаете топливо с более хорошими характеристиками, то для двигателя это еще лучше. Т.е. детонация исключается практически вообще, соответственно топливо будет воспламеняться именно от свечи зажигания, а не от степени сжатия.

Поэтому заливая топливо с более высоким октановым числом, двигатель будет чуть лучше, чуть мягче работать. Т.е. большему октановому числу нужны более высокая температура и степень сжатия. Таким образом, такое топливо дольше горит и выделяет больше тепла. Но не стоит ожидать от него большого прилива мощности, либо уменьшения расхода, Вы этого не почувствуете.

Формула бензина: химические свойства и характеристики топлива

Бензиновые фракции, получаемые с установки атмосферно-вакуумной перегонки, имеют октановое число около 60 единиц. Чтобы поднять октановое число топлива до уровня 92-98 единиц, на нефтеперерабатывающем заводе реализуется ряд технологических процессов, наиболее распространённые из которых будут рассмотрены в этой статье.

Углеводороды обладают интересным свойством — они могут менять пространственное строение молекулы, сохраняя число входящих в неё атомов. Это явление широко распространено среди органических веществ. Например, фруктоза и глюкоза отличаются только пространственным строением, а химические формулы у них одинаковы — C6H12O6.

Среди алканов только три самых простых (метан, этан, пропан) не могут образовывать изомеров. Чем сложнее устроена молекула, тем больше у неё возможностей для создания различных пространственных фигур. Бутан имеет один изомер, пентан — два, гексан — четыре.

Изомеры отличаются не только плотностью и температурой кипения, но, что особенно важно при производстве бензина — октановым числом.

К примеру, октановое число нормального пентана по исследовательскому методу равно 61,7, а у двух его изомеров этот показатель намного выше — 85,5 для 2,2-диметилпропана и 92,3 для 2-метилбутана.

Риформат имеет очень высокое октановое число (100 и выше по исследовательскому методу) и является ценным компонентом бензина.

Однако, ароматические углеводороды способствуют образованию нагара в двигателе, поэтому их содержание в готовом топливе не должно превышать 35%. Хуже обстоит дело с самым известным ароматическим веществом — бензолом.

Он ядовит сам по себе, а при сгорании образует ещё более опасные для здоровья вещества. Техрегламент ограничивает содержание бензола в бензине на уровне 1%.

В качестве высокооктанового компонента бензина часто используется метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ). Его октановое число по исследовательскому методу — 117 единиц, а октановое число смешения может достигать 135 единиц. Благодаря таким высоким показателям увеличение октанового числа бензина может быть достигнуто путём небольшой добавки МТБЭ.

Полезные свойства МТБЭ не исчерпываются высоким октановым числом — он малотоксичен, а за счёт содержания кислорода способствует более полному сгоранию топлива. Сырьём для МТБЭ служит бутан-бутиленовая фракция, получаемая в процессе каталитического крекинга. Эта же фракция же нужна для установки алкилирования.

Выбор направления использования бутан-бутиленовой фракции зависит от технологической схемы НПЗ.

• Полученные компоненты смешиваются таким образом, чтобы готовый бензин соответствовал всем нормам Технического регламента «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту».
• ПРИЛОЖЕНИЕ №1
  к техническому регламенту «О требованиях
  к автомобильному и авиационному бензину,
  дизельному и судовому топливу,
  топливу для реактивных двигателей
  и топочному мазуту»
• Требования к характеристикам автомобильного бензина

* В оформлении использованы изображения технологических установок из компьютерной игры «ЛУКОЙЛ-Менеджер НПЗ».

Химический состав бензина АИ 92, 95, 98 — из чего состоит бензин?

В состав бензина входят различные химические элементы и соединения: легкие углеводороды, сера, азот, свинец. Для улучшения качества топлива к нему добавляют различные присадки. Как таковую химическую формулу бензина написать невозможно, поскольку химический состав во многом зависит от места добычи сырья — нефти, от способа производства и от присадок.

Однако, химический состав того или другого вида бензина не оказывает какого-либо значительного воздействия на протекание реакции сгорания топлива в двигателе автомобиля.

Как свидетельствует практика, качество бензина во многом зависит от места добычи. Например, та нефть, которую добывают в России, по своим качествам гораздо хуже, чем нефть из Персидского залива или того же Азербайджана.

Процесс перегонки нефти на российских нефтеперерабатывающих заводах — очень сложный и дорогостоящий, при этом конечный продукт не отвечает экологическим нормам Евросоюза. Именно поэтому бензин в России такой дорогой. Для улучшения его качества используются различные способы, но все это влияет на стоимость.

Нефть из Азербайджана и Персидского залива содержит меньшее количество тяжелых элементов, соответственно и производство топлива из нее обходится дешевле.

В начале двадцатого века бензин получали путем ректификации — перегонки нефти. Грубо говоря, ее нагревали до определенных температур и нефть делилась на различные фракции, одной из которых был бензин.

Такой способ получения был не самым экономным и экологичным, поскольку все тяжелые вещества из нефти попадали в атмосферу вместе с выхлопными газами авто.

В них содержалось большое количество свинца и парафинов из-за чего страдала и экология и двигатели тогдашних автомобилей.

Позже были найдены новые способы получения бензина — крекинг и риформинг.

Очень долго описывать все эти химические процессы, но приблизительно это выглядит так. Углеводороды — это «длиннющие» молекулы, основными элементами которых являются кислород и углерод.

Во время нагревания нефти цепочки этих молекул разрываются и получаются более легкие углеводороды. Практически все фракции нефти используются, а не утилизируются, как в начале прошлого века.

Перегоняя нефть способом крекинга, мы получаем бензин, дизельное топливо, моторные масла. Из отходов перегонки получают мазут, трансмиссионные масла высокой вязкости.

Риформинг — это более совершенный процесс перегонки нефти, в результате которого стало возможным получение бензинов с более высоким октановым числом, и удаление из конечного продукта всех тяжелых элементов.

Чем более чистое топливо получается после всех этих процессов перегонки, тем меньшее количество токсичных веществ содержится в выхлопных газах. Также, при производстве топлива практически нет отходов, то есть все составляющие нефти используются по назначению.

Важное качество бензина, на которое обязательно нужно обращать внимание во время заправки, — это октановое число. Октановое число определяет стойкость топлива к детонации. В состав бензина входят два элемента — изооктан и гептан.

Первый — крайне взрывоопасен, а для второго детонационная способность равна нулю, при определенных условиях конечно. Октановое число как раз и указывает на соотношение гептана и изооктана.

Отсюда следует, что бензин с большим октановым числом более стойкий к детонации, то есть будет взрываться только при определенных условиях, которые возникают в блоке цилиндров.

Октановое число можно повысить с помощью специальных присадок, содержащих такие элементы, как свинец. Однако свинец — это крайне недружелюбный химический элемент ни для природы, ни для двигателя. Поэтому использование многих присадок на данный момент запрещено. Повысить октановое число можно и с помощью другого углеводорода — спирта.

Например если к литру А-92-го добавить сто грамм чистого спирта, то можно получить А-95. Но такой бензин будет стоить очень уж дорого.

Очень важен и такой факт, как летучесть некоторых составляющих бензина. Например, для получения А-95 в А-92 добавляют газы пропан или бутан, которые со временем улетучиваются. ГОСТы требуют, чтобы бензин сохранял свои свойства в течении пяти лет, но это не всегда выполняется. Можно заправиться А-95, который в действительности окажется А-92.

Вас должен насторожить сильный запах газа на АЗС.

Исследование качества бензина

(6

Дизельное топливо и его химические свойства

Дизельное топливо – это вязкая горючая жидкость, которая трудно испаряется. Получается путем перегонки нефтяных керосино-газойлевых фракций. Применяется в основном в качестве топлива для железнодорожного транспорта, грузовых автомобилей, сельскохозяйственной техники и водного транспорта. Область применения дизельного топлива широка.

Химический состав:

• 10-40% — парафиновые углероды;
• 20-60% — нафтеновые углероды;
• 14-30% — ароматические углероды.

Разброс процентного содержания говорит о многообразии видов ДТ. От состава напрямую зависят антиокислительные свойства топлива, период задержки воспламенения, а также износ двигателя.

Цетановое число ДТ

Цетановое число – характеристика топлива в цилиндре. Определяется согласно ГОСТ 31322-52 на установке типа ИТ9-3. Первичный эталон – смесь цетана (чистой СН группы парафинового ряда, чье цетановое число взято за 100 единиц) с альфа-метилнафталином (ароматическим углеводородом, цетановое число которого принято за 0).

К примеру, во время испытаний топлива его воспламеняемость оказалась идентичной смеси, содержащей 45% цетана, следовательно, цетановое число сырья — 45. Жесткость работы дизеля и удельный расход топлива зависят от величины цетанового числа.

Если применяется топливо с невысоким цетановым числом, то возрастает период задержки самовоспламенения, ДТ скапливается в камере сгорания и сгорает мгновенно. Давление в цилиндре скачет, дизель работает жестко, можно слышать металлический стук. Повышается износ коренных подшипников, они быстро выходят из строя.

Если цетановое число топлива нормальное, то период запаздывания воспламенения мал, давление в цилиндре увеличивается планомерно, двигатель не стучит, топливо в цилиндре сгорает нормально.

Высокое цетановое число топлива также негативно сказывается на дизеле, жидкость не успевает смешиваться с воздухом и воспламеняется преждевременно. Вследствие этого экономичность дизеля уменьшается, нагар образовывается в большом количестве.

Также цетановое число напрямую зависит от химического состава ДТ.

Свойства ДТ при низких температурах, вязкость

Кинематическая вязкость определяется при 20°С. Для высокооборотных дизелей значение вязкости топлива – 1,5-6 мм2/с (сСт).

Если вязкость топлива снижается, то уменьшается и цикловая подача из-за потерь в плунжерной паре и перетечек. Подтекание через форсунки повышает нагарообразование.

Также маловязкое топливо увеличивает износ топливного насоса высокого давления, его детали хуже смазываются во время работы.

Слишком вязкое ДТ трудно распылить, кроме того оно плохо прокачивается через фильтры. Чем выше вязкость при 20°С, тем сильнее изменяется топливо при низких температурах.

Летние сорта густеют уже при -3°С, для них это температура помутнения, когда парафины начинают кристаллизироваться. При -10°С и ниже летнее топливо застывает, что может привести к необратимой поломке поршней.

В таких случаях следует изначально использовать зимнее дизельное топливо, у которого вязкость меньше, что обеспечит правильную работу двигателя.

Зависимость вязкостидизельного топлива от температуры

Топливо со средней вязкостью, 2,5-4 мм2/с при 20°С, обладает лучшими свойствами. Оно будет сохранять свои свойства при низких температурах, так как его текучесть не будет меняться.

Применение топлива должно полностью зависеть от его марки. Для:

• летнего дизельного топлива вязкость – 3,0-6,0 мм2/с;
• зимнего ДТ – 1,8-5,0 мм2/с;
• арктического дизтоплива – 1,5-4,0 мм2/с.

Из этого следует, что кинематическая вязкость дизельного топлива определяет рабочий процесс в цилиндрах двигателя, а значит, его экономичность и эффективность.

В межсезонный период целесообразно применять депрессорные присадки, если нет уверенности в том, что на АЗС летнее топливо уже заменили на зимнее.

Фракционный состав

Характеристика испарения ДТ, перехода из жидкости в газообразное состояние при определенных температурах, называется фракционным составом.

Топливо с меньшим содержанием фракций с достаточно высокой температурой кипения должно использоваться для быстроходных тепловозных двигателей, когда на смесеобразование и испарение приходится очень мало времени.

Если фракционный состав топлива утяжелен, ухудшается смесеобразование, топливо испаряется медленно, неиспарившиеся капельки догорают во время расширения такта, сгорание происходит не полностью.

Следовательно, не только образуется дымный выхлоп, но и повышается нагарообразование, увеличивается расход топлива, происходит закупоривание форсунок, а также не реализуется вся мощность дизеля.

Если использовать топливо с облегченным фракционным составом, то снижается цетановое число, вязкость жидкости уменьшается, происходит быстрый износ оборудования. Также происходит резкое нарастание давления в цилиндре, дизель работает жестко, может быть слышен стук. А все из-за того, что подготовленная смесь быстро испаряется.

Механические примеси дизельного топлива

Основная масса топлива добывается из сернистых нефтей. Основное количество сернистых соединений при переработке нефти перегоняется вместе с фракциями, которые идут на получение дизельного топлива. После этого снижение количества серы происходит более дорогостоящими и сложными способами.

Самый распространенный способ очистки – гидроочистка, поэтому получение малосернистого дизеля не выгодно для производителя, так как весьма затруднено. Но с другой стороны при повышенном содержании серы очень быстро происходит износ двигателя и топливной системы, которые подвержены сернистой коррозии и окислению масла.

Статистика гласит, если содержание серы увеличить с 0,2 до 0,5%, что является пределом в соответствии с ГОСТ 305-82, то износ двигателя возрастет на четверть.

Высокофорсированные современные дизели гораздо больше подвержены сернистой коррозии, нежели старых конструкций. В новых моделях образуется большее количество твердого нагара.

Поэтому увеличивают количество моющих присадок в моторном масле. Если работа происходит на высокосернистых топливах, то и масло окисляется быстро, оно требует частой замены.

По сравнению с европейскими инструкциями срок службы масла в наших широтах стоит сокращать в два раза.

Сернистые соединения ДТ условно делят на активные и неактивные. Активные вызывают коррозию при контакте с металлом, это свободная сера, меркаптаны, сероводород.

Неактивные не вызывают коррозии, это сульфиды, дисульфиды и т.д.

Но ряд исследований установил, что любые сернистые соединения в дизельном топливе при попадании в двигатель становятся активными, а, следовательно – вызывают коррозию цилиндропоршневой системы дизеля.

В период запуска и прогрева двигателя из продуктов сгорания происходит наибольшее образование воды и конденсация. Также конденсат выступает при понижении температуры охлаждающей воды, а также, если дизель работает на малых оборотах.

Частая работа на режимах переменных нагрузок или же при холостом ходе является характерной особенностью дизелей маневровых и магистральных тепловозов. Именно данные режимы работы чаще всего влекут за собой коррозию, лакоотложение и нагарообразование.

Поэтому если для работы двигателей используют сернистое ДТ, то следует принимать меры по минимализации таких условий труда в холодном состоянии, а также с низкой температурой охлаждающих жидкостей.

К примеру, после опытных испытаний двигателей тепловозов ТЭЗ дизеля с содержанием серы 0,8-1% и масла Д-11 (ГОСТ 5304-54) без использования присадок было установлено, что при сравнении с использованием во время эксплуатации малосернистого топлива с содержанием серы 0,1-0,2% объем ремонта поршней увеличивается в четыре раза, поршневых колец – в 1,2-2 раза, цилиндровых втулок почти в 2 раза, шатунных и коренных вкладышей – в 1,4-1,7 раза. Кроме этого, увеличивается еще и нагароотложение, масло окисляется и т.д.

В последние годы проводились исследования по снижению процентного содержания серы в топливе дизелей тепловозов на железнодорожном транспорте, разрабатывалось дизельное масло с присадками для нейтрализации влияния серы. Результатом исследований стал ГОСТ 10489-63 на топливо с серой в 0,5% для тепловозных дизелей.

У нас также выпускается высококачественное топливо по ТУ 38.401-58-110-94, содержание серы в котором не превышает 0,1%.

Но самым страшным врагом дизеля по праву считается вода. Если она присутствует в топливе, то это быстро приведет к выводу из строя топливного насоса. Согласно ГОСТу никакой воды в топливе быть не должно. Но она все же появляется из-за неправильных условий хранения и транспортировки ДТ, а также из-за повышенной гигроскопичности сырья.

Практически та же история происходит и с механическими примесями. Они появляются в топливе из-за неправильной транспортировки. Поэтому даже импортное дорогое дизтопливо не лишено загрязнений. Но вода и грязь все же не так страшны как сера.

Как же бороться с этими неудобствами? Следует чаще мыть топливный бак и, если позволяет конструкция, сливать отстой из фильтра. Это будет лучшей профилактикой неисправностей двигателя, нежели применение присадок.

Дт и его коксуемость

Чистота двигателя и топливоподающей аппаратуры является одним из важных эксплуатационных свойств дизельного топлива. Когда топливо сгорает, на стенках камеры сгорания, а также на впускных клапанах двигателя образуется темный твердый нагар, а на распылителях и их иглах – светло-коричневый смолистый.

Это приводит к ухудшению теплоотвода в систему охлаждения, а выпускные клапаны и вовсе закоксовываются. В результате тарелка клапана не правильно садится на седло, утекают раскаленные газы, и поверхности клапана и седла обгорают.

Можно сделать вывод, что нагарообразование в двигателе напрямую зависит от таких показателей дизтоплива, как коксуемость, содержание серы и смол, фракционный состав, количество ароматических и непредельных углеводородов, зольность.

Процент содержания кокса, который получается при нагревании ДТ до 800-900°С в безвоздушном пространстве, в дизельном топливе называется его коксуемостью. Это характеристика очистки нефтепродуктов от асфальтосмолистых веществ, по которой можно судить о склонности топлива к закоксовыванию форсунок и нагарообразованию. Предел коксуемости для топлива – 0,005-0,10%.

Фракции дизельного топлива, имеющие наибольшую температуру кипения, обладают высоким содержанием коксующих продуктов. Коксуемость согласно ГОСТу определяется по 10% остатку ДТ, который остается после фракционной перегонки. Коксуемость дизельного топлива для тепловозов не должна превышать 0,5%.

Коррозийность топлива

Коррозийность топлива зависит от наличия в нем воды, сернистых соединений, щелочей и кислот, содержание которых жестко ограничено в соответствии с ГОСТом или техническими условиями.

Водорастворимые кислоты (серная, азотная и соляная), щелочи (едкий натр и едкое кали) и сернистые соединения должны отсутствовать, так как именно они вызывают коррозию металлов.

Количеством мг едкого калия (КОН), который нужен для нейтрализации кислот в 100 мл топлива, определяется кислотное число топлива. Не более 5 мг КОН на 100 мл топлива – допустимое кислотное число для дизельного топлива для тепловозов.

Органические кислоты в пределах нормы не приносят вреда двигателям и таре для хранения топлива. Они безвредны для черных металлов, а цветные всего немного поддаются коррозии. Если же содержание выше нормы, но увеличивается нагарообразование в двигателе.

Фактические смолы также влияют на эксплуатационные свойства топлива. Их количество зависит от химического состава и качества очистки ДТ в процессе его производства.

Наличие смол приводит к нагарообразованию в двигателе и закоксовыванию форсунок. Топливо с большим содержанием смол не может долго хранится.

Чтобы определить наличие смол достаточно посмотреть на цвет топлива – он будет гораздо темнее, чем обычно.

БЕНЗИНЫ

БЕНЗИНЫ (франц. benzine, от араб. любан джави — яванское благовоние), смеси разл. углеводородов, выкипающие в пределах 30-205 °С. В состав бензинов, кроме углеводородов (парафиновых, олефиновых, нафтеновых и ароматических), могут входить примеси-серо-, азот- и кислородсодержащие соединения.

Бензины готовят смешением компонентов, получаемых в осн. переработкой нефти — прямой перегонкой (т.наз. прямогонный бензин), а также крекингом, риформингом, коксованием и др. Применяют гл. обр. в кач-ве горючего для двигателей внутр. сгорания с принудительным воспламенением (карбюраторных и с непосредственным впрыском).

Небольшие кол-ва бензинов используют как р-рители и промывочные жидкости (см. Бензины-растворители).

Т-ра замерзания бензинов ниже — 60 °С, т. всп. ниже 0°С. При концентрации паров бензинов в воздухе 74-123 г/м3 образуются взрывчатые смеси. (низшая) 41-44 МДж/кг; Ср 2,0-2,1 кДж/(кг*К); 0,50-0,65 мм2/с (20°С); плотн. 0,700-0,780 г/см3 (20 °С); среднее значение коэф. диффузии для паров бензинов при атмосферном давлении и 20 °С 9,1 мм2/с. Осн. эксплуатац. характеристики бензинов, применяемых как горючее, — испаряемость, горючесть, воспламеняемость, хим. стабильность, склонность к образованию отложений, коррозионная активность.

Испаряемость в наиб. мере определяется фракционным составом и давлением насыщ. паров. По этим показателям бензинв могут существенно различаться, тогда как показатели, влияющие на испаряемость (напр., коэф.

диффузии паров, вязкость, поверхностное натяжение, теплоемкость, плотность), как правило, для всех бензинов очень близки. От фракционного состава и давления насыщ. паров бензинов зависят скорость прогрева двигателя, износ его деталей, расход горючего, а также такие эксплуатац.

характеристики, как возможность пуска двигателя при низких т-рах, склонность к образованию паровых пробок в системе питания, приемистость (см. ниже).

Применение бензинов с большим содержанием низкокипящих фракций облегчает пуск двигателя, но вызывает образование паровых пробок: при работе двигателя в летнее время года бензин может нагреться до т-ры, при к-рой образуется настолько много паров низкокипящих углеводородов, что массовая производительность бензонасоса снизится, бензовоздушная смесь резко обеднится и потеряет способность воспламеняться от искры зажигания. Кроме того, использование очень «легких» бензинов приводит к обледенению карбюратора при низких т-рах, увеличению потерь горючего от испарения при хранении и транспортировке.

В СССР производятся автомобильные бензины зимнего и летнего видов, различающиеся по содержанию низкокипящих фракций, и авиационные бензины. Последние предназначены для поршневых двигателей самолетов и содержат относительно мало низкокипящих углеводородов, чтобы исключить возможность образования паровых пробок при полете на разной высоте (см. табл.).

ОПТИМАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА И ДАВЛЕНИЯ НАСЫЩЕННЫХ ПАРОВ БЕНЗИНОВ

Химический состав дизельного топлива

Дизельное топливо, как нефть и нефтепродукты, не имеет фиксированного химического состава. Он меняется, зависит от ряда внешних факторов. Точные наименования компонентов продукта, их отношение к общей массе горючего определяются в лаборатории опытным методом.

Основной химический состав солярки

Дизельное топливо состоит из набора определенных химических элементов:

• парафиновых углеводородов (10-40% состава);
• нафтеновых углеводородов (20-60% состава);
• ароматических углеводородов (15-30% состава).

В составе могут присутствовать дополнительные элементы: смолистые, сернистые соединения, вода, механические примеси.

Парафиновые углеводороды (алканы, нефтяные парафины) представляют собой смесь твердых углеродов с содержанием в молекуле максимального количества атомов водорода и атомов углерода в количестве 18-35. Присутствуют во всех природных жидких ископаемых – метане, нефти, пропане – и их производных. Подвержены крекингу.

Нафтеновые углеводороды (циклоалканы) представляют собой циклические насыщенные углеводороды, характеризующиеся циклическим строением атомов в молекулах. В нефтепродуктах, из которых производят солярку, встречаются преимущественно гомологи циклогексана и циклопентана. Присутствуют во всех нефтепродуктах, кроме газообразных веществ.

Ароматические углеводороды (арены) – органические циклические соединения. Характеризуются ароматической системой: расположением шести углеродно-водородных групп в углах молекулярного шестиугольника. Это явление называется бензольным кольцом. Склонны к реакциям замещения. Присутствуют во многих конечных продуктах, полученных путем переработки нефтяных фракций.

От чего зависит химический состав дизельного топлива

Отношение углеводородов определенной группы к общей массе топлива, значит и общий состав солярки, зависят от многих факторов:

• Местоположения добычи нефти. В продукте одного региона будет 20% содержания алканов, в другом регионе показатель увеличится до 40%.
• Температуры перегонки нефти. При тепловой обработке многие химические вещества вступают в реакции распада, замещения, присоединения и т.д.; состав продукта и его свойства меняются.
• Действующих присадок. В готовое дизельное топливо добавляют дисперсионные присадки, которые изменяют его характеристики и тоже влияют на итоговый состав солярки.

Главное, от чего зависит соотношение компонентов горючего – исходный состав нефти, из которой оно производится.

На что влияет состав ДТ

Состав солярки влияет на многие параметры:

Устойчивость к низким температурам. Чтобы снизить температуру застывания топлива до минусовых отметок, в его компоненты добавляют тяжелые фракции углеводорода. Максимальное процентное соотношение таких соединений – в арктической марке дизельного топлива.

Износ двигателя. Качество топлива влияет на работу ДВС и его долговечность. Чем больше нафтеновых кислот, водорода, смол и посторонних примесей, тем быстрее будет изнашиваться мотор.

Цетановое число. Оно характеризует воспламеняемость горючего в цилиндре. Чем выше число, тем лучше. Высшие показатели воспламеняемости наблюдают у топлива с высоким содержанием парафиновых углеводородов.

Вязкость. Она частично определяет допустимую температуру эксплуатации топлива. Например, летнее ДТ кристаллизуется (застывает) при -10ºC, начинает густеть при -5ºC. Этот параметр напрямую зависит от содержания в топливе алканов: парафиновых углеводородов. Чем их меньше, тем больший мороз выдержит топливо, тем

Испаряемость. Она зависит от содержания в составе смолистых соединений. Чем их больше, тем сложнее воспламеняется топливо в ДВС.

Точный химический состав дизельного топлива также влияет на любые другие его характеристики, вплоть до коксуемости.

Наша ООО «Компания «Нипетойл» предлагает качественное дизельное топливо без механических примесей с допустимым содержанием сернистых соединений. Продаем летние, зимние, арктические марки топлива оптом и в розницу, с доставкой по Москве и Московской области нашим специализированным транспортом.

Бензины. Требования к ним. Физико-химические свойства автомобильных бензинов

Отечественные легковые автомобили и автобусы, а также большинство грузовых автомобилей имеют карбюраторные двигатели. Топливом для этих двигателей служит автомобильный бензин.

• Основные технико-экономические требования к бензинам сводятся к следующему:
• бензин должен обеспечивать безотказную работу автомобильного двигателя на всех режимах и во всех практически встречающихся условиях эксплуатации;
• двигатель должен развивать предусмотренную для него мощность при минимальном расходе бензина;
• бензин должен обеспечивать минимальные износы двигателя, трудовые и материальные затраты на ремонт и техническое обслуживание двигателя;
• качество бензина не должно ухудшаться при транспортировании, хранении и использовании;
• обращение с бензином не должно вызывать повышенной опасности для персонала, занимающегося эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом автомобилей.
• Исходя из названных выше требований устанавливается соответствие бензина данным конкретным условиям и возможность его применения.
• Физико-химические свойства
• Автомобильные бензины в силу своих физико-химических характеристик должны обладать следующими свойствами:
• Однородность смеси;
• Плотность топлива — при +20 «С должна составлять 690.750 кг/м;

Небольшую вязкость — с ее увеличением затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси. Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменении температуры от +40 до — 40°С расход бензина через жиклер меняется на 20.30%;

Испаряемость — способность переходить из жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе;

Давление насыщенных паров — чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации.

Стандартом ограничивается верхний предел давления паров летом — до 670 ГПа и зимой — от 670 до 930 ГПа.

Бензины с более высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах;

Низкотемпературные свойства — способность бензина выдерживать низкие температуры;

Сгорание бензина. Под «сгоранием» применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов топлива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температура паров при горении достигает 1500.2400°С.

Физическое свойство бензина

Физическое свойство бензина, зависит от качества исходного продукта. Так как в основе бензина лежат нефтепродукты, химическое строение которых на основе фенольного кольца, во многом определяет физические свойства.

Разные сорта бензинов имеют разные показатели: температуру горения и замерзания, а также плотность.

Обычно эти показатели изменяются в следующих границах: предел кипения 33-205°С, температура замерзания ниже — 60°С, плотность 700-780 кг/м3.

Кроме того, важны такие физические свойства бензина, как температура вспышки (ниже 0°С) и концентрация паров. При концентрация паров в воздухе 70-120 г/м3 образуются взрывчатые смеси.

Именно физические свойства бензина создают дополнительные условия для признания автомобиля техническим средством повышенной опасности. Однако так привычные нам взрывы бензобаков, которые показывают чуть ли не во всех боевиках, случаются в реальность очень редко. А вот вероятность того, что бензин загорится, если не будут соблюдаться простейшие правила техники безопасности вполне реальны.

Еще одно неприятное физическое свойство бензина — легковоспламеняемость. Но именно благодаря этому свойству мы и можем использовать бензин в качестве топлива.

К слову сказать, такие альтернативные виды топлива как водород воспламеняются еще легче, чем и создают проблему их массового использования в автомобилях. Плюс к этому водород еще и легко взрывается.

И если бы мы пользовались машинами с водородными двигателями, то ситуации из фильмов с повальными взрывами топливных баков перенеслись бы в реальность.

Физическое свойство бензина, может зависеть не только от химической структуры но определяться еще и наличием примесей, которые переходят в бензин из нефтепродуктов. При высоком количестве примесей качество бензинов понижается. Бензин с большим количеством примесей влияет не только на собственные свойства бензина, но и на работу двигателя автомобиля.

Именно благодаря физическим свойствам бензина, мы можем использовать его в качестве топлива, однако при нарушении правил изготовления, распространения или использования и хранения бензина те самые физические свойства, которые позволяют бензину быть топливом могут оказаться опасными, как для техники, так и для человека.

Топливо для двигателей скоростных автомобилей

Топливо, применяемое для высокофорсированных двигателей, должно обладать следующими свойствами:

1. Стойкостью в отношении детонации, чтобы обеспечить возможность работы двигателя с высокими степенями сжатия и давлениями наддува.
2. Высокой теплотворностью.
3. Хорошей испаряемостью.

Качество того или иного топлива зависит от его элементарного состава и химической структуры. Большинство топлив представляет собою углеводородные соединения, а в состав спиртов входит также и кислород.

Автомобильные и авиационные бензины состоят из различных углеводородов, относящихся даже к различным группам.

Антидетонационные свойства топлива. Антидетонационная стойкость топлива для высокофорсированного двигателя приобретает в настоящее время особенно большое значение. Детонация представляет собою ненормальный процесс сгорания, протекающий с очень высокими скоростями (около 2000—3000 м/сек).

Внешними признаками детонации служит появление резкого металлического стука, перегрев двигателя, неполное сгорание топлива, заметное по появлению черного дыма. Появление детонации вызывает уменьшение мощности двигателя и создает резко возрастающие нагрузки на детали шатунно-кривошипного механизма.

Склонность топлива к детонации усиливается с повышением давления и температуры в копне хода сжатия.

Так как повышение давления в конце хода сжатия является одним из основных условий повышения мощности двигателя, то у двигателей без нагнетателей повышают степень сжатия, а у двигателей с нагнетателями — давление наддува. Пределом повышения давления в конце хода сжатия является возможность возникновения детонации, в связи с чем особенное значение приобретает антидетонационная стойкость топлива, которую повышают различными способами.

Появление детонации зависит также от условий работы двигателя. С увеличением числа оборотов коленчатого вала двигателя (а следовательно, и с увеличением скорости поршня) при постоянном открытии дросселя детонация уменьшается, так как с увеличением числа оборотов снижаются давления и температуры процесса сгорания.

Стойкость топлива в отношении детонации определяется его октановым числом при работе двигателя на обедненной смеси.

Октановое число является условной величиной, показывающей стойкость данного топлива по отношению к детонации по сравнению со смесью двух углеводородов гептана и изооктана.

Процентное содержание изооктана в смеси с гептаном, дающей такую же антидетонационную стойкость, как данное топливо, является для последнего его октановым числом.

Изооктан является наиболее стойким в отношении детонации углеводородом, поэтому чем больше его содержание в смеси, тем выше ее антидетонационные свойства. Следовательно, топлива имеют тем большую стойкость в отношении к детонации, чем выше их октановое число.

В табл. 14 приведен элементарный состав некоторых углеводородов и спиртов и даны их октановые числа.

Обычные автомобильные бензины имеют в своем составе различные углеводороды. Качество автомобильных бензинов определяется ГОСТ 2084-48 (табл. 15).

Как видно из приведенных таблиц, обычные автомобильные бензины имеют относительно невысокие октановые числа.

Для улучшения антидетонационных качеств бензинов к ним добавляют специальные антидетонаторы. Наиболее сильно действующим антидетонатором является тетраэтиловый свинец, его действие в 600 раз сильнее действия бензола.

В чистом виде тетраэтиловый свинец не применяется, а обычно используется в виде так называемой этиловой жидкости марки Р-9.

В состав этиловой жидкости входят компоненты, предотвращающие отложение свинца на клапанах, электродах свечи и стенках камеры сгорания.

Присадка незначительных (не более 3 см³ на 1 кг бензина) количеств этиловой жидкости намного улучшает антидетонационные свойства бензинов. Дальнейшее увеличение количества этиловой жидкости в присадке не дает заметного улучшения антидетонационной стойкости бензина.

В табл. 16 приведены данные по результатам присадки этиловой жидкости.

Для двигателей спортивных и гоночных автомобилей широкое применение имеют бензино-бензольные смеси, обладающие довольно высокими антидетонационными свойствами. При этом бензол должен быть высокого качества; лучше всего использовать авиационный бензол нефтяного происхождения, так называемый пиро-бензол.

В табл. 17 приведены октановые числа смесей бензина А-70 с авиационным бензолом.

Для высокофорсированных двигателей применяют спиртовые смеси, обладающие высокой антидетонационной стойкостью, а также некоторыми другими положительными свойствами, о которых будет сказано ниже. В зависимости от степени форсировки двигателя применяют различный состав этих смесей. Часто применяют тройную смесь, состоящую из трех равных объемных частей бензина, бензола и спирта.

Теплотворность топлива. Под теплотворностью топлива понимается количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг топлива. Чем выше теплотворность топлива, тем большее количество работы можно получить при его сгорании в цилиндрах двигателя.

Но в цилиндры двигателя топливо поступает в смеси с воздухом, поэтому эффективность работы двигателя зависит от теплотворности топливовоздушной смеси.

Некоторые топлива, имеющие небольшую теплотворность, но требующие для своего полного окисления небольшого количества воздуха, обладают достаточно высокой теплотворностью топливовоздушной смеси.

В табл. 18 приведены низшие теплотворности топлив и соответствующих топливовоздушных смесей.

Если же взять теплотворность 1 м³ топливовоздушной смеси (при 15° и нормальном давлении), то она будет примерно одинаковой для различных видов топлив и равной около 820—850 кал/м³.

Как видно из табл. 17, метиловый спирт, имеющий наименьшую теплотворность, дает высокую теплотворность топливовоздушной смеси. При работе на метиловом спирте от двигателя можно получить высокую мощность.

Расход топлива обратно пропорционален теплотворности и резко возрастает при использовании таких топлив, как спирт; поэтому применение топлив с низкой теплотворностью целесообразно лишь в некоторых случаях.

Основным компонентом топливных смесей для большинства двигателей скоростных автомобилей является бензин, обладающий наивысшей теплотворностью.

Испаряемость топлива. Испаряемость оценивается по температуре, при которой выкипает определенное количество топлива (в % от нагреваемого объема).

Температура, при которой выкипает 10% топлива, характеризует его пусковые качества; температура, соответствующая выкипанию 50% топлива, характеризует его способность обеспечить двигателю приемистость; температура выкипания 90% топлива определяет его качества с точки зрения разжижения смазки.

В табл. 15 приведены данные по испаряемости бензинов основных марок.

Испаряемость топлива влияет на смесеобразование. Частицы неиспаренного топлива осаждаются на стенках впускного трубопровода.

Смесь с неиспаренными частицами топлива плохо сгорает, более склонна к детонации; частицы жидкого топлива, попадая на стенки цилиндров, смывают смазку и способствуют появлению коррозии на металлической поверхности.

Поэтому топлива для двигателей гоночных автомобилей должны обладать хорошей испаряемостью.

Но на испарение топлива затрачивается тепло топливовоздушной смеси. При этом температура ее понижается, а плотность увеличивается. Температура смеси понижается тем больше, чем выше .

скрытая теплота испарения данного топлива.

Основные автомобильные топлива имеют следующую скрытую теплоту испарения: бензин 75 ккал/кг, бензол 95 ккал/кг, этиловый спирт 200 ккал/кг, метиловый спирт 260 ккал/кг.

Спирты, имеющие наибольшую скрытую теплоту испарения, больше других топлив понижают температуру топливовоздушной смеси.

Низкая температура топливовоздушной смеси способствует внутреннему охлаждению цилиндров двигателя. Сравнительно холодная смесь, поступая в цилиндры, отнимает тепло от наиболее нагретых поверхностей и уменьшает температуру в конце хода сжатия. Более низкая температура смеси в конце хода сжатия уменьшает опасность появления детонации.

Наибольшее внутреннее охлаждение цилиндров двигателя дает применение спирта, так как он имеет наиболее высокую скрытую теплоту испарения. Большое количество спирта в смеси содействует лучшему охлаждению двигателя.

Пределы воспламеняемости топливовоздушной смеси устанавливаются по ее составу, определяемому коэффициентом избытка воздуха.

Низшим пределом воспламеняемости для большинства топливовоздушных смесей является богатая смесь с α = 0,4 — 0,5, высший предел воспламеняемости соответствует бедной смеси с α = 1,15— 1,2.

Для двигателей гоночных автомобилей применяют исключительно обогащенные смеси, при которых двигатель может развить большую мощность. Поэтому необходимо обеспечить надежное воспламенение смеси при малых значениях α.

Наилучшие результаты в этом случае дает спирт, обеспечивающий хорошую воспламеняемость от электрической искры при изменении состава топливовоздушной смеси в широком диапазоне.

Нагарообразование. Крекинг-бензины и каменноугольный бензол дают большое образование нагара и смолистых отложений. Поэтому их применение в двигателях гоночных автомобилей крайне нежелательно. Наиболее полное сгорание без образования нагара дает спирт.

Стабильность топлива. Крекинг-бензин отличается также плохой стабильностью и изменяет свои качества при более или менее длительном хранении.

Стабильность имеет большое значение для топливных смесей с содержанием спирта, так как при низкой температуре они имеют склонность к расслаиванию.

Для сохранения стабильности спиртовых смесей в них добавляют специальные стабилизаторы, как, например, ацетон (до 10%), бутиловый спирт (до 15%).

Роль стабилизатора выполняет также бензол, вследствие чего тройные смеси (бензин-бензол-спирт) более стойки против расслаивания.

Источник Источник http://k-a-t.ru/dvs_pitanie/2-dvs_toplivo/index.shtml
Источник Источник Источник http://lkard-lk.ru/benzin/kak-temperatura-i-davlenie-v-tsilindrah-dizelya-vliyayut-na-rabotu-motora
Источник http://asuneft.ru/prochee/formula-benzina-himicheskie-svojstva-i-harakteristiki-topliva.html