Бензины

При сгорании топлива образуются СО₂ и Н₂О. При сгорании серы и сернистых соединений выделяются серный и сернистый ангидриды (SO₂ и SO₃). Пары воды, соединяясь с ангидридами, образуют сернистую и серную кислоты H₂SO₃ и H₂SO₄. Данные кислоты вызывают коррозию баков, трубопроводов и деталей двигателя.

Активность сернистых соединений проверяют с помощью медной пластинки. В пробирку наливают бензин, опускают медную пластинку и кипятят 18 мин при температуре 100 ⁰С. Если на пластине отсутствуют тёмные пятна, то сера в топливе находится в допустимых пределах.

При сгорании топлива его химическая энергия переходит в тепловую и далее в механическую. При нормальном сгорании средняя скорость распространения пламени доходит до 50 м/с. При детонации скорость сгорания увеличивается до 2500 м/с. При детонации слышны звонкие металлические стуки (ударные волны), мощность двигателя снижается, резко повышается температура, увеличиваются нагрузки на детали кривошипно-шатунного механизма.

Октановое число бензинов проверяют моторным и исследовательским способами.

Установка представляет собой одноцилиндровый двигатель (УИТ - 65) с переменной степенью сжатия (4 … 12). При моторном методе частота вращения коленчатого вала n = 900 мин^-1 и угол опережения зажигания φ = 13 ⁰. Исследовательский: n = 600 мин^-1; φ = 20 ⁰. Установка оборудована электронным прибором для измерения интенсивности детонации.

Моторный способ имитирует работу двигателя грузовых автомобилей на форсированных режимах и длительных нагрузках (междугородное движение транспорта).

Исследовательский способ имитирует работу двигателя легкового автомобиля при меньших нагрузках (внутригородское движение).

В качестве эталонных топлив берут изооктан С₈Н₁₈ (ОЧ = 100) и гептан С₇Н₁₆ (ОЧ =0).

Октановое число определяется сравнительным методом при помощи эталонной смеси, состоящей из октана и гептана. Например, бензин, которому присвоили марку А-76, расшифровывается так: А – автомобильный, октановое число 76, определено моторным методом. Если взять смесь из 76 % изооктана и 24 % гептана, то она по детонационной стойкости будет такой же, как бензин марки А-76.

Октановое число есть показатель детонационной стойкости топлива, численно равный процентному содержанию изооктана в той его смеси с гептаном, которая по интенсивности детонации эквивалентна испытуемому топливу.

Рассмотрим более подробно методику определения ОЧ по моторному методу.

1. Одноцилиндровый бензиновый двигатель работает на бензине, ОЧ которого неизвестно. Частота вращения вала двигателя 900 мин^-1. Угол опережения зажигания 20 градусов.

2. Повышая степень сжатия (уменьшая объем камеры сгорания), добиваются устойчивой детонации.

3. Отключают анализируемый бензин и переводят работу двигателя на

изооктан. Затем, добавляя гептан, создают условия сгорания с устойчивой детонацией. По показаниям расходомеров определяют количество изооктана и гептана в эталонной смеси (например, 76 и 24 %). Октановое число бензина 76.

При исследовательском методе двигатель работает с меньшей частотой вращения вала двигателя (600 мин^-1).

На данном режиме увеличивается время на протекание процесса сгорания и образования перекисей (очагов самовоспламенения). При наличии очагов самовоспламенения нужно меньше гептана – ускорителя детонации. По этой причине ОЧ по исследовательскому методу будет больше ОЧ по моторному методу.

В соответствии с ГОСТ 2084 - 77 вырабатывались 3 марки бензинов:

А-76, Аи-93, Аи-98. Показатели данных бензинов приведены в табл. 4.1.

Индукционный период должен быть не менее 360 мин. Это время испытания образца (100 см³) в объеме кислорода при давлении 0,7 МПа, температуре 100 ⁰С до начала активного поглощения кислорода. Окисление начинается при снижении давления, контролируемого по манометру.

Бензины, полученные прямой перегонкой, практически не содержат ненасыщенных углеводородов, имеют высокую химическую стабильность (большой индукционный период) и возможность длительного хранения. Бензины, полученные при помощи крекинг-процесса, имеют до 50 % ненасыщенных углеводородов, малый индукционный период и срок хранения.

Разность между ОЧ_И и ОЧ_М называется чувствительностью бензина. Эта разность достигает 10 единиц. Чем выше данная разность, тем лучше сгорает бензин на неустановившихся режимах. По новому ГОСТ Р51105-97 выпускаются 4 марки неэтилированных бензинов, показатели которых приведены в табл. 4.2. Из табл. 4.2 следует, что к бензинам повышены требования по снижению концентрации свинца и содержанию серы.

Признак детонации – чёрный дым. Его причиной является заброс несгоревшего топлива в зону горения, где нет кислорода. При детонации ударная волна отражается от стенок цилиндра с частотой 2000 … 3000 Гц, при этом возникают металлические стуки. Давление в цилиндре резко изменяется. Мощность двигателя падает, температура в цилиндре возрастает. Для устранения детонации зажигание устанавливают позже. В современных автомобилях это выполняется автоматически.

Таблица 4.1