Читайте также:
|
качества и методы их определения.
В настоящее время в России находится в эксплуатации более 40 млн единиц автомобильного транспорта. Большая часть парка машин оснащена бензиновыми (карбюраторными или инжекторными) двигателями внутреннего сгорания.
Современный автомобильный бензин должен удовлетворять требованиям, обеспечивающим экологичную и надежную работу двигателя:
• иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах;
• иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя;
• не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать вредного воздействия на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия и т.п.
Автомобильный бензин — это легковоспламеняющаяся горючая жидкость, в состав которой входят углеводороды, выкипающие при температуре от 35 до 200 °С. Важнейшим свойством бензина является его способность в состоянии газообразной смеси воспламеняться и сгорать со скоростью распространения фронта пламени 25 — 35 м/с. В некоторых случаях процесс горения может приобрести взрывной, детонационный характер. Мгновенное сгорание рабочей смеси нежелательно, так как вызывает вибрацию и перегрев деталей двигателя, преждевременный их износ, снижение мощности.
Способность бензина противостоять взрывообразному горению называется детонационной стойкостью. Она оценивается октановым числом. Для любого бензина октановое число определяют путем подбора смеси из двух эталонных углеводородов: изооктана — октановое число 100, и нормального гептана с октановым числом, равным 0, которая по детонационным свойствам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание в этой смеси изооктана принимают за октановое число.
Одним из принципов классификации различных марок бензина является октановое число. Существуют два метода его определения: исследовательский (ОЧИ — октановое число по исследовательскому методу) и моторный (ОЧМ — октановое число по моторному методу). Моторный метод лучше характеризует антидетонационные свойства бензина в условиях форсированной работы двигателя и его высокой теплонапряженности, исследовательский — при эксплуатации двигателя в городе, когда работа его связана с относительно невысокими скоростями, частыми остановками и меньшей теплонапряженностью.
В России производятся автомобильные бензины пяти марок (ГОСТ 2084-77): А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. Буква «И» в маркировке указывает на применение исследовательского метода при определении октанового числа, цифры — октановое число. Бензин А-72 практически не вырабатывается из-за отсутствия техники, которая бы его потребляла. Наиболее велика в производстве доля бензина марок А-76, А-92, который вырабатывается по ТУ 38.001 165 — 97. Кроме перечисленных в ГОСТ 2084—77 в России производятся также автомобильные бензины марок А-80, А-96, АИ-98.
Для повышения детонационной стойкости (повышения октанового числа) в процессе компаундирования можно увеличить в бензине долю высокооктановых компонентов. Однако это весьма дорогостоящий способ, поэтому используют более дешевый — введение в состав бензина специальных химических соединений — антидетонаторов. Наиболее эффективным антидетонатором является тетраэтилсвинец (ТЭС) — вещество крайне ядовитое. Чтобы предупредить образование в двигателе нагара, тетраэтилсвинец вводят вместе с выносителем. В результате образуются летучие вещества, которые удаляются из двигателя с отработавшими газами. При этом соединения свинца попадают в атмосферу, почву, воду, отравляя их.
Смесь тетраэтилсвинца с выносителем называется этиловой жидкостью. Бензин, содержащий этиловую жидкость, называется этилированным. Чтобы предупредить отравление им, этилированный бензин окрашивают в различные цвета.
Тетраэтилсвинец в качестве основного компонента антидетонатора (АД-ТЭС) используется уже 80 лет. Однако затраты на санитарно-гигиенические мероприятия, связанные с применением АД-ТЭС, более чем в 10 раз превышают экономический эффект от его применения. В США, ФРГ, Франции, Японии, Швеции и ряде других стран ТЭС запрещен. В России его перестали выпускать в 2001 г., и его применение тоже практически запрещено.
В настоящее время этилированный бензин заменяется неэтилированным. Это связано с использованием в автомобилях каталитических нейтрализаторов отработавших газов. Оксиды свинца разрушают нейтрализатор и выводят его из строя через несколько часов работы двигателя.
Нейтрализаторы обеспечивают соблюдение экологических требований к автотранспортным средствам, которые регламентируются правилами Европейской экономической комиссии ООН (табл.).
Требования Европейской экономической комиссии ООН к автомобильному бензину
| Параметры | Euro-2 | Euro-3 | Euro-4 |
| Максимальное содержание, %: | |||
| бензола | 5,0 | 1,0 | 1,0 |
| серы (для Euro -3, -4 в промилле, %о) | 0,05 | ||
| ароматических углеводородов | — | ||
| олефиновых углеводородов | — | ||
| кислорода | — | 2,3 | 2,7 |
| Фракционный состав: | |||
| до 100°С перегоняется, %, не менее | — | ||
| до 150°С перегоняется, %, не менее | — | ||
| Давление насыщенных паров, кПа, не более | — | ||
| Наличие моющих присадок | — | Обязательно | Обязательно |
Эти правила периодически пересматриваются в сторону ужесточения. Каждая новая модификация правил получает условное обозначение: Euro-1 (1993 г.), Euro-2 (1996 г.), Euro-3 (2000 г.), Euro-4 (предполагается принять в 2005 г.).
После того как правительство России подписало соглашения Euro-1 и Euro-2, был разработан ГОСТ Р 51105 — 97 на автомобильные бензины, требования которого соответствуют требованиям европейского стандарта EN 228. Единственное отличие в том, что в ГОСТ введен низкооктановый бензин АИ-80 (А-76), необходимость производства которого вызвана наличием в стране большого парка устаревших автомобилей. ГОСТ Р 51105 —97 вступил в силу с 1 января 1999 г. Он устанавливает следующие марки неэтилированных бензинов: «Нормаль-80», «Регуляр-91», «Премиум-95», «Супер-98». Разработан ГОСТ 51313 — 99 «Бензины автомобильные. Общие технические требования» — введен в действие с 1 июля 2000 г.
Октановое число бензина можно повысить, вводя либо антидетонаторы, либо присадки (добавки).
Антидетонаторы увеличивают октановое число, действуя как катализаторы на процесс сгорания топлива, поэтому их применяют в очень малых количествах по отношению к единице топлива. В этом качестве используются производные ферроцена (торговое название ФК-4, в 1994 г. разрешен Госстандартом РФ). Около 10 % валового производства бензина составляет бензин, содержащий ФК-4. Однако повышение нормативного содержания этого антидетонатора в бензине приводит к отложению абразивных частиц оксида железа на деталях камеры сгорания двигателя, в том числе на свечах зажигания, что вызывает различные неполадки.
Очень эффективен антидетонатор на основе циклопентадиенилтрикарбонила марганца — АД-ЦТМ. При его использовании износ двигателей в 1,5 раза меньше, чем при применении АД-ТЭС. Недавно Госстандарт РФ разрешил использование АД-ЦТМ. Наиболее перспективными можно считать антидетонаторы на основе карбонилов металлов.
В отличие от антидетонаторов присадки увеличивают октановое число бензина за счет своего количества. Присадки, как правило, имеют собственное октановое число выше 100.
В качестве октаноповышающих добавок в настоящее время используются метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ), этанол, метил-циклопентадиэтилтрикарбонил марганца (МЦТМ) и этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ). МТБЭ, например, повышает октановое число, а также снижает уровень СО в отработавших газах и способствует более полному сгоранию углеводородов.
Большие мощности по производству МТБЭ имеются в США, Индии, Тринидаде, Великобритании, во Франции, в последние годы в Китае. У нас в стране производство МТБЭ организовано на предприятии «Нижнекамскнефтехим». Недостатком МТБЭ является гигроскопичность, усиленный износ двигателя вследствие образования нагара, плохая совместимость с резинами и другими эластомерами. Кроме того, его высокая концентрация в бензине приводит к увеличению в выбросах концентрации формальдегида, оксида азота, ацетальдегида. Поэтому в Японии установлен норматив введения МТБЭ — не более 7 %. Аналогичные ограничения существуют и в странах Западной Европы.
ЭТБЭ — наиболее устойчивая присадка, она может быть использована даже как альтернативное топливо, однако ее промышленное производство пока не налажено.
За рубежом для улучшения эксплуатационных свойств автомобильного бензина широко используют многофункциональные присадки, уделяя особое внимание моющим. Применение моющих присадок обеспечивает нормальную работу двигателя при его эксплуатации. Впервые бензин с моющими присадками был разработан фирмой SHEVRON в 1954 г., но широкое распространение они получили лишь с введением принудительной системы вентиляции картера.
В России промышленное производство моющих и многофункциональных присадок к автомобильному бензину до 90-х годов отсутствовало. В середине 90-х годов ВНИИ НП разработал бензольную многофункциональную присадку «Афен» — композицию аминоамидов с добавлением поверхностно-активного вещества и бинарного растворителя. «Афен» предотвращает образование льда и коррозию топливной системы, смывает смолистые отложения в карбюраторе автомобиля и предотвращает их образование, что обеспечивает экономию бензина до 5 % и в 1,5 раза снижает концентрацию оксида углерода в отработавших газах. По моющим свойствам «Афен» не уступает зарубежным аналогам. Позже тем же институтом была разработана модификация «Афена» — многофункциональная присадка «Автомат» на базе более доступного сырья. По результатам испытаний она допущена к применению. На бензин с этой присадкой получен гигиенический сертификат.
Дата добавления: 2015-04-20; просмотров: 113 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |