1.1 Эксплуатационные свойства бензинов.

Автомобильные  бензины являются основным материалом, который расходуется при использовании автомобилей с карбюраторными  двигателями. От качества бензина зависит надежность работы двигателя и, следовательно, расходы на его обслуживание и ремонт. Знание свойств бензина и умение правильно его применять является одним из звеньев, определяющих эффективность использования автомобилей.

Автомобильный бензин – смесь углеводородов, имеющих температуры кипения в пределах от 40 до 200оС. По внешнему виду он представляет собой прозрачную маловязкую бесцветную или окрашенную жидкость, обладающую специфическим запахом и быстро испаряющуюся в нормальных условиях. Бензин легче воды, практически в ней не растворяется и при соответствующих условиях сгорает без остатка.

Теплота сгорания топлива - количество тепла, которое выделяется при полном сгорании топлива.

Теплоту сгорания топлива измеряют в джоулях (Дж). Для автомобильного бензина теплота сгорания составляет 43,5 – 44,5 МДж/кг.

От теплоты сгорания топлива зависят удельный расход горючего в двигателе, следовательно, дальность пробега машины.

Испаряемость бензинов характеризуется способностью их переходить из жидкого состояния в парообразное. При плохой испаряемости бензина наблюдается неравномерное распределение рабочей смеси по цилиндрам двигателя, неполное испарение бензина, что влечет к повышенным износам цилиндропоршневой группы и повышенному расходу горючего. Затрудняется запуск двигателя. Однако и высокая испаряемость вредна, так как она вызывает образование паровых пробок, увеличивает потери горючего и делает его более опасным в пожарном отношении. Испаряемость бензина оценивается по двум показателям: фракционному составу и давлению насыщенных паров.

Фракционный состав бензина влияет на пуск и длительность прогрева двигателя после пуска, приемистость двигателя и динамичность автомобиля в целом, полнота сгорания горючего и другие эксплуатационные показатели. Эти свойства бензина оценивают по пяти характерным точкам кривой фракционного состава, используя прибор для фракционной разгонки топлива:

Рис.1. Прибор для фракционной разгонки топлива.

Температура начала перегонки характеризует наличие в горючем наиболее легких фракций углеводородов, обуславливающих его летучесть, огнеопасность и склонность к образованию паро-воздушных пробок в топливной системе машины. Температура начала перегонки должна быть не ниже 35оС.

Температура перегонки 10% горючего характеризует пусковые качества бензина и его склонность к образованию паро-воздушных пробок в системе питания двигателя и льда в карбюраторе. Чем ниже температура перегонки 10% бензина, тем лучше его пусковые свойства, но тем больше опасность появления паровых пробок в системе питания и обледенения карбюратора.

Температура перегонки 50% бензина характеризует его среднюю испаряемость, прогрев, устойчивость работы двигателя и на обледенение карбюратора. Чем ниже температура перегонки 50% бензина, тем выше его испаряемость, лучше приемистость и устойчивость работы двигателя на этом бензине, но тем больше опасность обледенения карбюратора.

Температура перегонки 90% бензина характеризует наличие в бензине тяжелых, трудно испаряющихся фракций. С повышением данной температуры увеличивается расход бензина, так как тяжелые фракции не успевают испариться и сгореть, больше бензина проникает в картер, смывая масло со стенок цилиндра и разжижая масло в картере, что ведет к износу деталей и повышенному расходу масла.

Разгонка бензинов как метод оценки их испаряемости имеет один серьезный недостаток: на стандартном аппарате невозможно сконденсировать и поэтому точно оценить особо легкие фракции, наиболее опасные с точки зрения образования паровых пробок в топливо проводах. По этой причине в стандарты на бензины введен дополнительный показатель испаряемости – давление насыщенных паров, определяемых при температуре 380С в стандартных герметически закрывающихся приборах (лабораторная бомба).

Рис.2. Лабораторная бомба для определения давления насыщенных паров бензина.

Лабораторная бомба (Рис.2) состоит из двух камер, соединенных трубкой. Верхняя камера по объему в четыре раза больше нижней, снабжена манометром для измерения давления. В нижнюю камеру заливают бензин, верхнюю – заполняют воздухом, затем бомбу помещают в нагретую воду (водяную баню). По манометру замеряют давление паров бензина в бомбе в миллиметрах ртутного столба. Получается, что с одной стороны, высокое давление паров бензина вредно, так как ведет к образованию паровых пробок и повышенным потерям при хранении, а с другой – полезно, поскольку от него зависят легкость пуска и быстрый прогрев двигателя. Примирить между собой столь противоречивые свойства невозможно. Нельзя создать бензин, который не образовывал бы паровых пробок и в то же время обеспечивал легкий пуск двигателя летом и зимой. Поэтому промышленность выпускает бензин с таким давлением насыщенных паров, чтобы склонность к образованию паровых пробок была минимальна летом, но чтобы он обладал необходимыми пусковыми свойствами зимой.

Детонационная стойкость - способность бензинов обеспечивать работу двигателей без детонации.

Детонацией называется ненормальная работа двигателя с воспламенением от искрового разряда свечи, вызванная взрывным детонационным сгоранием части горючей смеси и сопровождающаяся резким металлическими стуками, дымным выхлопом, падением мощности, перегревом двигателя, вплоть до механического повреждения отдельных деталей двигателя. Скорость распространения пламени в очагах детонации достигает 1500-2500 м/с, а при нормальном процессе сгорания она составляет всего несколько десятков метров в секунду.

Детонационная стойкость бензинов оценивается октановым числом.

Октановое число - это показатель детонационной стойкости бензина, численно равный объемной доле изооктана в смеси  с н-гептаном, эквивалентной по своей детонационной стойкости бензину, испытываемому в стандартных условиях  (например бензин А76 смесь 76% изооктана и 24% н-гептана ).

Октановые числа автомобильных бензинов определяют по двум методам: по исследовательскому (ОЧИМ) и моторному (ОЧММ). Определение октанового числа проводится на специальной установке (Рис.3.)

Рис.3. Специальная установка для определения октанового числа бензинов.

Определение октанового числа по моторному методу ведется при 15 с-1 и подогреве рабочей смеси до 1500 С, а по исследовательскому – при 10 с-1, но без какого-либо ее подогрева. Условия испытания по исследовательскому методу оказываются более легкими, чем по моторному, поэтому октановое число одного и того же бензина, определенное по первому методу, оказывается выше, чем по второму. Например, у бензина марки АИ-93 должно быть октановое число определенное по ОЧИМ не менее 93, а по ОЧММ – не менее 85.

Большая часть бензинов, получаемых перегонкой нефти и крекингом, не обладает необходимыми октановыми числами, обеспечивающими бездетонационную работу современных автомобильных двигателей. В связи с этим возникает необходимость в применении специальных методов облагораживания, благодаря которым достигается требующаяся детонационная стойкость.

Повышение октанового числа бензина в основном достигается двумя способами, а именно воздействием на их химический состав и введением в них специальных присадок – антидетонаторов.

Самый распространённый способ повышения октанового числа бензинов – использование антидетонаторов.

Наиболее эффективными антидетонаторами, являются тетраэтилсвинец (ТЭС) и тетрометилсвинец. Другой способ повышения октанового числа состоит в добавлении к бензину высокооктановых компонентов. Высокооктановыми компонентами называют индивидуальные углеводороды или смеси углеводородов, добавление которых к бензину повышает его антидетонационные свойства. Обычно высокооктановые компоненты имеют октановое число от 90 и выше. В отличие от антидетонатора, массовое содержание которого в бензине не превышает 0,3%, высокооктановые компоненты добавляют к бензину в количестве 10-40%.

Известны различные высокооктановые компоненты: изооктан, изопентан, алкилат (смесь изопарафиновых углеводородов), алкилбензол (смесь ароматических углеводородов), толуол.

Третий способ повышения октановых чисел основан на одновременном добавлении к бензину антидетонатора и одного или нескольких высокооктановых компонентов.

Стабильность. Под стабильностью горючего понимают способность сохранять эксплуатационные свойства, определяющие их качества в процессе транспортирования, хранения и применения.

Физическая стабильность бензинов – это способность их противостоять физическим изменениям.

При хранении, транспортировании и применении бензинов улетучиваются легкие фракции. В результате испарения легких фракций снижается давление насыщенных паров бензина, что приводит к ухудшению свойств бензина.

Так, от испарения 3-4% бензина давление насыщенных паров снижается в 2,0-2,5 раза.

Следовательно, давление насыщенных паров является чувствительным показателем физической стабильности бензинов.

Химическая стабильность – это склонность бензина изменять свои свойства в результате химических превращений.

В процессе хранения и транспортирования под воздействием температуры, кислорода воздуха в бензинах происходят сложные химические превращения. В качестве конечных продуктов образуются органические кислоты и смолы, которые нерастворимы в бензинах.

Склонность бензинов к окислению и смолообразованию при длительном хранении оценивается индукционным периодом (время, выраженное в минутах, в течении которого бензин в среде чистого кислорода под давлением 7 кг/см2 и при температуре +1000 С практически не подвергается окислению). Чем больше индукционный период, тем стабильнее бензин и тем дольше можно его хранить до появления опасной концентрации смол. Допустимые сроки хранения автомобильных бензинов (в годах) для северного, среднего и южного климатических поясов:

Hosted by uCoz