Испытания автомобильных бензинов и детонационная стойкость


испытания автомобильного бензина на специальной установке

Автомобильные бензины, за исключением марки АИ-98 подразделяются на виды:

- Летний бензин - для применения во всех районах, кроме северных и северо-восточных, в период с 1 апреля до 1 октября; в южных районах допускается применение летнего бензина в течение всего года.

- Зимний бензин - для применения в течение всех сезонов в северных и северо-восточных районах и остальных районах с 1 октября по 1 апреля.

Детонационная стойкость - важнейший показатель качества бензина. Детонация вызывается самовоспламенением наиболее удаленной от свечи зажигания части бензовоздушной смеси, горение которой приобретает взрывной характер.Условия для детонации наиболее благоприятны в той части камеры сгорания, где выше температура и больше время пребывания смеси. Внешне детонация проявляется в виде звонких металлических стуков - результата многократных отражений от стенок камеры сгорания образующихся ударных волн.

Возникновению детонации способствуют повышение степени сжатия, увеличение угла опережения зажигания, повышенная температура воздуха и особенности камеры сгорания. Вероятность детонационного сгорания топлива возрастает при наличии нагара в камере сгорания и по мере ухудшения технического состояния двигателя. В результате детонации снижаются экономические показатели двигателя, уменьшается его мощность, ухудшаются токсические показатели отработавших газов.

Способность вызывать детонацию зависит от многих свойств сжигаемого бензина: строения углеводородов, фракционного состава, химической и физической стабильности, содержания серы и др. Наименьшей детонационной стойкостью обладают нормальные парафиновые углеводороды, наибольшей - ароматические. Остальные углеводороды, входящие в состав бензинов, занимают промежуточное положение. Варьируя углеводородным составом, получают бензины с различной детонационной стойкостью, которая оценивается октановым числом.

Октановое число устанавливают на специальных одноцилиндровых установках по моторному или исследовательскому методам. Сущность определения сводится к сравнительному сжиганию испытуемого бензина, октановое число которого нужно найти, и эталонного топлива, октановое число которой известно. Эталонное топливо составляют из двух компонентов: изооктана (октановое число равное 100 ед.) и n-гептана (октановое число равное 0).

Испытание ведут следующим образом. Одноцилиндровый двигатель заправляют испытуемым бензином. В процессе работы степень сжатия постепенно повышают до появления детонации. Ее интенсивность измеряют специальным датчиком. Фиксируют степень сжатия при которой возникла детонация. После этого двигатель заправляют эталонным топливом и подбирают такую смесь изооктана и n-гептана, при которой интенсивность детонации будет такой же, как на исследуемом бензине. По кол-ву (процентному содержанию по объему) изооктана в смеси устанавливают октановое число.

В марке автомобильного бензина число характеризует минимальное значение октанового числа по моторному методу. Если указана буква “И”, то октановое число определено исследовательским методом.

Разница в октановом числе моторного и исследовательского методов называют “чувствительностью” бензина. Чувствительность бензина зависит от его химического состава. Исследовательский метод характеризует антидетонационные свойства бензина при сравнительно низкой тепловой напряженности и рекомендуется для топлива легковых автомобилей. При повышении теплового режима (перевозка грузов, езда по плохим дорогам), фактическая детонационная стойкость бензинов больше соответствует октановое число, определенным по моторному методу. Требовательность двигателей к детонационной стойкости бензинов опре-
деляется, в первую очередь, степенью сжатия и диаметром цилиндра.

Детонационная стойкость углеводородов зависит от состава смеси. На бедных смесях наибольшую детонационную стойкость имеют изомеры парафиновых углеводородов. На богатых смесях лучшими оказываются ароматические углеводороды. Наименьшая стойкость у нормальных парафиновых. Нафтеновые и непредельные занимают промежуточное положение. Бензин с высокой детонационной стойкостью можно получить подбором сырья, технологии его переработки, добавлением высокооктановых компонентов. Но наиболее часто О.Ч. повышают, вводя в бензин антидетонаторы - вещества, добавляемые в топливо в небольшом количестве для повышения детонационной стойкости.

В качестве антидетонатора, в основном, использовался тетраэтилсвинец (ТЭС) - Pb(C2H5)4 - густая бесцветная ядовитая жидкость, легко растворяется в нефтепродуктах и не растворяется в воде. В чистом виде ТЭС использовать нельзя, т.к. продукты сгорания откладываются и накапливаются в камере сгорания, что приводит к снижению надежности работы двигателя. В связи с этим ТЭС добавляют в бензин с веществами - выносителями, образующими со свинцом и его оксидами при сгорании летучие вещества, которые удаляются из двигателя вместе с отработавшими газами. Температура плавления этих соединений ниже, чем температура стенок камеры сгорания, поэтому они не конденсируются и не отлагаются в двигателе.

В качестве выносителей применяю вещества, содержащие бром и, в меньшей степени, хлор. Смесь ТЭС и выносителя, которая применяется как антидетонатор называется этиловой жидкостью, а бензины - этилированными. Этилированный бензин очень ядовит и требует повышенных мер безопасности. Этилированные бензины окрашены: А-76 - в желтый цвет, АИ-93 - в оранжево-красный, АИ-98 - в синий. Содержание ТЭС не должно превышать 0,52 г на 1 кг бензина.

Введение жестких требований к экологичности двигателей потребовало отказаться от использования этилированных бензинов. на это были две причины: токсичность самого ТЭС и применение специальных каталитических нейтрализаторов отработавших газов, которые работают только с неэтилированными бензинами. Переход на неэтилированные бензины осуществляется путем изменения технологии производства бензинов и применения нетоксичных антидетонационных добавок. Хорошая эффективность (на уровне ТЭС) у марганцевых антидетонаторов: пентакарбонил марганца Mn(CO)5 , метилциклопентадиэтилкарбонил марганца CH3C5H4Mn(CO)3 - МЦКМ и др. Марганцевые антидетонаторы - неядовитые жидкости, но их применение сдерживается из-за снижения долговечности двигателя. Наиболее перспективной является высокооктановая добавка - метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ). Физико-химические свойства МТБЭ близки к свойствам бензина. Добавка 10% МТБЭ к бензину повышает О.Ч.И. на 5…6 ед. Хорошая совместимость МТБЭ с бензином позволяет получать неэтилированные бензины типа А-76 и АИ-92.

Похожие записи