Детонационные свойства бензина доклад по химии

Обновлено: 30.06.2024

Важным качеством бензинов всех марок является их способность противостоять самовоспламенению при сильном сжатии, или детонационная стойкость. Оптимальное значение этого параметра обеспечивает нормальное сгорание нефтепродуктов в любом режиме эксплуатации двигателя.

Как происходит детонация и почему это плохо

Бензин – это смесь углеводородов, горение которых протекает по радикально-цепному механизму. Когда топливо сжимается в рабочей камере, возрастают показатели давления и температуры. Такие условия запускают процесс окисления нефтепродуктов, который интенсифицируется при воспламенении смеси. Если отпущен бензин по картам с недостаточной стойкостью к окислению, то происходит накопление перекисных соединений, а затем взрывной распад. То есть топливо внутри камеры самовоспламеняется и взрывается (детонационное сгорание). Губительным следствием детонации становится местный перегрев и даже разрушение узлов двигателя.

Как определяется и в чем выражается детонационная стойкость

Основной характеристикой бензинов является октановое число. Оно показывает долю изооктана и н-гептанона в топливной смеси. Характеристика выражается в процентах. Чем выше значение, тем выше и устойчивость к детонации.

Октановое число определяют в лабораторных условиях на специальных установках. Методы испытаний определяет ГОСТ 511-82 и ГОСТ 8226-82. Значения по двум стандартам получаются разные. В одном случае показатель детонационной стойкости будет характерным для эксплуатации двигателя в форсированном тепловом режиме, а в другом случае – в напряженном. Разница между значениями называется чувствительностью бензина и может составлять от 1 до 12 единиц.

Закупая топливо по безналу, обращают внимание на фракционный состав. Наибольшая детонационная стойкость характерна для ароматических углеводородов, наименьшая – для парафинов нормального строения. Чтобы сохранить оптимальный состав бензина и повысить его детонационную стойкость добавляют специальные присадки – антидетонаторы. Они тормозят цепную реакцию, нормализуют процесс сгорания.

Другие статьи:

Изменения в сети обслуживания карт литровой и рублевой программы

Москва, Московская область.

Изменения в режиме обслуживания на АЗС "ВР"

Изменения в сети обслуживания карт литровой и рублевой программы

Сызранский НПЗ наращивает выпуск высокооктановых бензинов

На НПЗ завершился монтаж колонны каталитической дистилляции на установке МТБЭ.

Первая партия масел была отправлена из порта Кавказ.

Бензин марки АИ-100 появится на Дальнем Востоке

На Ангарской НХК и Комсомольском НПЗ выпустили первую партию бензина АИ-100.

Основные эксплуатационные свойства бензина. Рассмотрение химических особенностей расщепления нефтепродуктов. Детонация бензина - процесс очень быстрого сгорания рабочей смеси. Синтез органических и неорганических соединений из углеводородного сырья.

Рубрика	Химия
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	22.09.2014
Размер файла	54,0 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Бензин

Бензин - это легкоиспаряющаяся бесцветная горючая жидкость, получаемая дестилляцией (перегонкой) нефти при темп-pax до 150° или крекинг-процессом, т. е. расщеплением нефтепродуктов. Бензин является лучшим топливом для двигателей внутреннего сгорания, обладая большой теплотворной способностью (около 11 000 кал) и хорошо смешиваясь с воздухом. Сгорая в чистом кислороде, бензин развивает температуру до 2700°. По ОСТ 413 Б., применяемый в карбюраторных двигателях, делится на четыре марки. На жел.-дор. тр-те бензин широко применяется в автомотрисах, автодрезинах, при бензосварке и бензорезке металлов. Перевозка бензина в цистернах и хранение его в баках требуют соблюдения исключительной осторожности. Пары бензина ядовиты, и вдыхание их может вызывать отравление рабочих, занятых на ремонте и чистке бензиновых вагонов-цистерн, а искры, возникающие при ремонте от ударов молотком, -- вызывать взрывы паров бензина.

Маркировка

Применение

Для легковых автомобилей зарубежного производства используйте бензин с октановым числом не менее 91 --92, для автомобилей 90-х годов рекомендуется применять бензин с октановым числом не менее 94. Качество бензина, кроме фактического значения октанового числа, определяется степенью загрязнения механическими примесями, содержанием кислот, щелочей, органических соединений, сернистых соединений. К сожалению, производимые в СНГ бензины на АЗС часто имеют пониженное качество по указанным выше показателям. В результате при сгорании топлива возникают детонационные процессы (заниженное фактическое октановое число); повышается интенсивность износа двигателя (механические примеси), усиливается смолообразование и нагарообразование, коррозионное воздействие на детали. Топливная система должна быть обязательно оборудована фильтром тонкой очистки, за состоянием которого необходимо следить и периодически заменять. Учитывая невысокое качество бензина, период замены фильтра тонкой очистки -- 10000-- 15000 км. Полезно 1 раз в год промывать топливный бак. Для двигателей с впрыском и катализатором используйте бензин не хуже АИ--95 неэтилированный или малоэтилированный.

Хранение

Использование бензина другого сорта

2. Синтетические масла

Получают путем синтеза органических и элементо-органических соединений из углеводородного сырья (полиальфаолефины), также к синтетическим маслам относятся: сложные эфиры многоатомных спиртов, сложные эфиры двуосновных карбоновых кислот, полисилоксановые жидкости (силиконы) фтор- и хлорфторуглероды. Высокая стабильность свойств синтетических масел, и, то, что их вязкость меняется слабо в зависимости от температуры, положило начало широкого применению масел этого класса в двигателях и других механических устройствах работающих при больших перепадах температуры. Для синтетических масел также характерен медленный процесс разложения (деградации). Помимо применения в тяжелой промышленности (автомобильной, авиастроительной и т. д.) синтетические масла используются и в легкой индустрии (напр. для подавления образования пены), и также нашли применение в косметике (средства по уходу за кожей тела, капли и мази для глаз). Наиболее широкое применение синтетические масла получили в автомобильных двигателях, так как современные двигатели спроектированы с расчётом на вязкостные и моющие свойства синтетических масел, недостижимые для минеральных

Вода и механические примеси, содержащиеся в моторном масле, способствуют его повышенному окислению, увеличивают расход топлива и вызывают ускоренный износ двигателя. Наличие воды в масле значительно снижает его антифрикционные свойства. Кроме того, под действием воды гидролизуются и вымываются присадки. Проверить это можно следующим образом. В две чистые сухие бутылки на 1/2 высоты заливается свежее масло, в одну из них добавляется немного (около 10 мл) воды, все перемешивается (без образования эмульсии). Через 10-12 часов на дне бутылки с маслом и водой появится белый водно-эмульсионный слой, а масло в другой бутылке останется прозрачным и однородным.

При сливе из картера отработавшего масла очень часто можно заметить стекающий вначале рыжий раствор. Это свидетельствует о том, что в масле была вода, которая разложила и растворила присадки (отсюда рыжий цвет). Необходимо выяснить и устранить причины попадания воды в масло. Ими может быть:

· плохая вентиляция картера;

· нарушение герметичности системы охлаждения;

· заправка маслом с водой.

Чтобы определить, пригодно ли масло для применения, достаточно провести его качественный анализ на содержание воды. Сделать это можно самостоятельно, без каких-либо специальных приборов. В сухую чистую пробирку на 1/4 высоты заливают хорошо перемешанное масло. Донышко пробирки, наклоненной на 45° отверстием от себя, подогревают спичкой (последовательно, не более трех спичек). Появление пены свидетельствует о наличии в масле воды. Такой продукт использовать нельзя.

Температура замерзания нефтепродуктов

Настоящий стандарт распространяется на нефтепродукты и устанавливает два метода:

А - определение температуры текучести;

Б - определение температуры застывания.

Сущность методов заключается в предварительном нагревании образца испытуемого нефтепродукта с последующим охлаждением его с заданной скоростью до температуры, при которой образец остается неподвижным. Указанную температуру принимают за температуру застывания.

Наиболее низкую температуру, при которой наблюдается движение нефтепродуктов в условиях испытания, принимают за температуру текучести.

1. МЕТОД А

1.1. Отбор проб - по ГОСТ 2517.

1.2. Аппаратура, реактивы и материалы - по разд. 4 приложения.

Кроме того используют:

термометр любого типа для измерения температуры охлаждающей смеси с градуировкой шкалы 1 °С;

баню масляную, водяную или воздушную;

твердую углекислоту по ГОСТ 12102 или твердую углекислоту, полученную дросселированием жидкой углекислоты в плотный мешок, ацетон по ГОСТ 2603, или спирт этиловый ректификованный по ГОСТ 18300, или спирт сырец по ГОСТ 131, или спирт этиловый регенерированный, или нефрас С2-80/120, С3-80/120 по НТД - для температур до минус 57 °С;

секундомер любого типа.

1. Допускается использовать другие охлаждающие смеси, позволяющие обеспечивать проведение испытания.

2. Допускается применять аппараты типа ЛЗН по ТУ 38.110246, ЛАЗ-68 по ТУ 25-111428 или аналогичные, обеспечивающие проведение испытаний с точностью, указанной в стандарте.

1.3. Проведение испытаний и обработка результатов (см. приложение, разд. 5 и 6).

2. МЕТОД Б

2.1. Отбор проб - по ГОСТ 2517.

2.2. Аппаратура, реактивы и материалы

2.2.1. Пробирка стеклянная со сферическим дном, высотой (160 ± 10) мм, внутренним диаметром (20 ± 1) мм. На наружной боковой поверхности пробирки на расстоянии 30 мм от дна должна быть несмываемая кольцевая метка.

Бумага фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026.

Воронка для фильтрования.

Сульфат натрия безводный по ГОСТ 4166.

Натрий хлористый по ГОСТ 4233.

Кальций хлористый по ТУ 6-094711, обезвоженный.

Муфта стеклянная с вогнутым или сферическим дном, высотой (130 ± 10) мм, внутренним диаметром (40 ± 2) мм.

Пробка корковая или резиновая, соответствующая внутреннему диаметру пробирки, с отверстием в центре для термометра.

Термометры типа ТИН-3, ТН-8 по ГОСТ 400, ТН-6 по ТУ 92.887017.

Термометр любого типа для измерения температуры охлажденной смеси с градуировкой шкалы 1 °С.

Баня произвольной формы и размеров. Требуемая температура бани поддерживается с помощью холодильногоустройства или охлаждающей смеси. Допускается применять полуавтоматические лабораторные аппараты типа ЛАЗ-68 или аппараты аналогичного типа, обеспечивающие проведение испытаний с точностью не ниже указанной в стандарте.

Охлаждающие смеси - по приложению , п. 4.7.

2.3. Подготовка к испытанию

2.3.1. При наличии воды нефтепродукт обезвоживают. Значительное количество воды удаляют предварительным отстаиванием и последующим сливанием нефтепродукта.

Дальнейшая осушка продуктов достигается различно.

Легкоподвижные продукты взбалтывают периодически в течение 10 - 15 мин со свежепрокаленным и измельченным сульфатом натрия или хлористым кальцием, после чего отстаивают и фильтруют через сухой фильтр.

Вязкие нефтепродукты подогревают до температуры не выше 45 °С и фильтруют через слои крупнокристаллической, свежепрокаленной поваренной соли. Для этого в стеклянную воронку вкладывают проволочную сетку или немного ваты и сверху насыпают соль. Сильно обводненные нефтепродукты фильтруют последовательно через две-три воронки.

2.3.2. Обезвоженный продукт наливают в сухую чистую стеклянную пробирку до метки так, чтобы он не растекался по стенкам пробирки. В пробирку при помощи корковой пробки плотно вставляют соответствующий термометр, укрепляя его так, чтобы он проходил по оси пробирки, а его резервуар находился на расстоянии 8 - 10 мм от дна пробирки. Для большей устойчивости термометра в его рабочем положении на нижнюю часть термометра (приблизительно на середине ее длины) надевают корковую пробку, пригнанную так, чтобы она входила в пробирку с небольшим трением.

2.3.3. Пробирку с продуктом и термометром помещают в водяную баню, нагретую предварительно до температуры (50 ±1) °С, и выдерживают до тех пор, пока продукт не примет температуру бани.

2.4. Проведение испытания

2.4.1. Пробирку с продуктом и термометром вынимают из водяной бани, насухо вытирают ее снаружи и укрепляют при помощи пробки в муфте так, чтобы ее стенки находились приблизительно на одинаковом расстоянии от стенок муфты. Пробирки с муфтой закрепляют в держателе штатива в вертикальном положении и оставляют при комнатной температуре до тех пор, пока нефтепродукт не охладится до температуры (35 ± 5) °С, затем помещают его в сосуд с охлаждающей смесью, температуру которой предварительно устанавливают на 5 °С ниже намеченной для определения температуры застывания.

Во время охлаждения продукта установленную температуру охлаждающей смеси поддерживают с погрешностью ± 1 ° С.

Когда продукт в пробирке примет температуру, намеченную для определения застывания, пробирку наклоняют под углом 45° и, не вынимая из охлаждающей смеси, держат в таком положении и течение 1 мин.

После этого пробирку с муфтой осторожно вынимают из охлаждающей смеси, быстро вытирают муфту и наблюдают, не сместился ли мениск испытуемого продукта.

При определении температуры застывания ниже 0 °С в муфту перед испытанием помещают 0,5 - 1,0 см3 серной кислоты, олеума или любого другого осушителя.

2.4.2. Если мениск сместился, то пробирку вынимают из муфты, снова подогревают до (50 ± 1) ° С и проводят новое определение при температуре на 4 °С ниже предыдущей до тех пор, пока при некоторой температуре мениск не перестанет смещаться.

Примечание. Если температура, при которой проводилось определение, ниже минус 20 °С, то перед новым определением для предохранения пробирки от повреждений вследствие сильных тепловых воздействий пробирку с продуктом и термометром оставляют при комнатной температуре до тех пор, пока продукт не примет температуру минус 20 ° С, и только после этого пробирку помещают в водяную баню.

2.4.3. Если мениск не сместился, то пробирку вынимают из муфты, снова подогревают до (50 ± 1) °С, проводят новое определение застывания при температуре на 4 °С выше предыдущей до тех пор, пока при некоторой температуре мениск будет смещаться.

2.4.4. После нахождения границы застывания (переход от подвижности к неподвижности или наоборот) определение повторяют, понижая или повышая температуру испытания на 2 °С до тех пор, пока не будет установлена такая температура, при которой мениск продукта остается неподвижным, а при повторном испытании при температуре на 2 °С выше он сдвигается. Эту температуру фиксируют, как установленную для данного опыта. бензин нефтепродукт детонация углеводородный

2.4.5. Для установления температуры застывания продукта проводят два определения, начиная второе определение с температуры на 2 ° С выше установленной при первом определении.

2.4.6. При проверке температуры застывания, установленной в стандартах на нефтепродукты, проверяют, смещается ли мениск этого продукта после его испытания по пп. 2.3.2 - 2.4.1 при температуре на 2 °С выше температуры, установленной стандартами на конкретную продукцию.

2.5. Обработка результатов

За температуру застывания испытуемого нефтепродукта принимают среднее арифметическое результатов двух определений.

2.6. Точность метода

Два результата определений, полученные одним исполнителем, признаются достоверными с 95 %-ной доверительной вероятностью, если расхождение между ними не превышает 2 °С.

Два результата испытаний, полученные в двух разных лабораториях, признаются достоверными с 95 %-ной доверительной вероятностью, если расхождение между ними не превышает 8 °С.

Подобные документы

Сущность и процесс получения бензина. Сферы применения бензина конце XIX века и в настоящее время. Особенности авиационного и автомобильного топлива. Маркировка автомобильного бензина, его физико-химические свойства и воздействие на человеческий организм.

презентация [831,5 K], добавлен 11.12.2012

История использования нефти как исходного сырья для производства органических соединений. Основные регионы и нефтяные месторождения. Фракции нефти, особенности ее подготовки к переработке. Сущность крекинга, виды нефтепродуктов и разновидности бензина.

презентация [643,8 K], добавлен 13.02.2013

Первичные и основные способы переработки нефти. Увеличения выхода бензина и других светлых продуктов. Процессы деструктивной переработки нефтяного сырья. Состав продуктов прямой гонки. Виды крекинг-процесса. Технологическая схема установки крекинга.

курсовая работа [1,8 M], добавлен 29.03.2009

Свойства и требования, предъявляемые к бензинам. Детонационная стойкость. Способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии. Способы повышения октанового числа. Основные способы получения высокооктанового бензина из низкооктанового.

презентация [98,0 K], добавлен 23.03.2015

Химический состав нефти, влияние каждого из компонентов на ее качество. Строение нафтеновых углеводородов и их отличие от парафиновых. Химическая активность алкенов и алкaдиенов. Детонационная стойкость бензина, октановое число и методы его повышения.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Муниципальное образовательное учреждение

Реферат по химии:

«Бензин. Состав и свойства.

учащейся 9 класса

Руководитель: Луговая Вера Александровна

ГЛАВА I . ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА БЕНЗИНА

1.1 ДЕТОНАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ 4

1.2 ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ 6

ГЛАВА II . ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА БЕНЗИНА 8

2.2 ИСПАРЯЕМОСТЬ 8

2.3 ХИМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ 9

2.4 СКЛОННОСТЬ К ОБРАЗОВАНИЮ ОТЛОЖЕНИЙ И НАГАРООБРАЗОВАНИЮ 10
ГЛАВА III . МАРКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ БЕНЗИНОВ 12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 14

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 16

В конце XIX века бензин не находил лучшего применения, чем антисептическое средство (бензин продавался в аптеках) и топлива для примусов. Зачастую из нефти отгоняли только керосин, а все остальное, включая бензин, либо сжигали, либо просто выбрасывали. Однако с появлением двигателя внутреннего сгорания, бензин стал одним из главных продуктов нефтепереработки.

В наше время количество автомобилей на душу населения возрастает с каждым днем. И, несмотря на различные новые технологии и внедрение новых альтернативных видов топлив, для автомобилей одним из основных является бензин. В год автомобилисты России потребляют около 35 млн т автомобильного бензина. И даже в кризисные годы спрос на моторное топливо в РФ не снижался, благодаря увеличению автомобильного парка за счет современных автомобилей. Несмотря на то, что автомобили в РФ становятся все более технологичными, внутренний рынок моторного топлива не успевает за техническим прогрессом.

Россия пока только на пути к переходу на экологический класс топлива "Евро-5", который регулирует содержание вредных примесей в выхлопных газах, в то время как Евросоюз с 2009г. сделал этот стандарт обязательным для всех легковых автомобилей. Но пока на автозаправочных станциях владельцы автомобилей могут столкнуться с проблемой некачественного бензина. Это приводит к потере мощности и неустойчивой работе двигателя после заправки. В современных инжекторных системах возможен даже полный отказ топливной системы, что делает невозможным дальнейшее движение автомобиля без посещения автосервис

Цель данного исследования: раскрыть основные показатели качества и свойства бензина, дать характеристику основным маркам бензина.

Глава I . ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА БЕНЗИНА

ДЕТОНАЦИОННАЯ СТОЙКОСТЬ

Основным эксплуатационным свойством бензинов является детонационная стойкость. Детонация - это процесс очень быстрого сгорания рабочей смеси (взрывной) с образованием в камере сгорания ударных волн. Детонация приводит к прогоранию поршней и выпускных клапанов. Внешние признаки детонации - характерный металлический стук и вибрация, черный цвет отработавших газов (дым), неровная работа двигателя. Главным признаком детонации служит резкий звонкий стук в двигателе, который хорошо слышен с места водителя, источником этих звуков являются вибрации деталей двигателя от действия детонационной (ударной) волны.

Основные причины детонации следующие: несоответствие сорта бензина степени сжатия двигателя (слишком низкое октановое число): раннее зажигание, большое количество нагара в камере сгорания, работа двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке и низкой частоте вращения коленчатого вала, что бывает, например, при движении на подъеме, когда водитель своевременно не перешел на низшую передачу. Длительная работа двигателя с интенсивной детонацией недопустима, так как это может привести к повреждению прокладки головки блока цилиндров, прогоранию поршней и клапанов.

Детонационная стойкость бензина оценивается октановым числом, указываемым в стандартах или технических условиях в числе важнейших физико-химических свойств бензина. Показатель октанового числа входит и маркировку бензина. Октановое число бензина численно равно процентному (по объему) содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая равноценна по детонационной стойкости испытуемому бензину. Оно определяется двумя методами - исследовательским и моторным. Как правило, в обозначении бензина вместе с октановым числом указывается и метод, по которому оно определено(буква И - исследовательский). Чем выше октановое число, тем больше стойкость к детонации, тем больше и возможная степень сжатия двигателя, а следовательно, и больше мощность и экономичность. Высокооктановые бензины получают двумя способами: сложным технологическим - увеличивают долю высокооктановых компонентов при производстве (неэтилированный бензин); более простой и дешевый способ - добавка к бензину тетраэтилсвинца (этилированный бензин).

Детонационная стойкость автомобильных бензинов определяется их углеводородным составом. Наибольшей детонационной стойкостью обладают ароматические углеводороды. Самая низкая детонационная стойкость у парафиновых углеводородов нормального строения, причем она уменьшается с увеличением их молекулярной массы.

Октановое число бензина можно повысить добавлением в него ароматических углеводородов изостроения или присадок-антидетонаторов. Антидетонаторы – вещества, которые добавляются в бензин с целью повышения его детонационной стойкости. Изменить октановое число топлива можно путем смешения низко - и высококтанового бензинов.

Детонация чаще всего возникает при работе прогретого двигателя на полной нагрузке при небольшом числе o боротов коленчатого вала. Возникновению детонации способствует ухудшение охлаждения двигателя (нагар, накипь, пробуксовка ремня вентилятора и др.), увеличение открытия дросселя, уменьшение числа оборотов коленчатого вала двигателя, увеличение угла опережения зажигания. Изменяя режим работы двигателя, можно предотвратить или прекратить уже начавшуюся детонацию.

ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ

Если в бензине присутствует значительное количество парафиновых углеводородов так называемого нормального строения, то есть такие, в которых атомы углерода соединены в виде прямой цепочки, качество бензина низкое. И наоборот, парафиновые углеводороды изомерного строения, с разветвленной цепочкой углеводородных атомов, имеют высокое октановое число, а бензин, содержащий такие углеводороды, отличается хорошей октановой характеристикой.

Содержание в бензине ароматических углеводородов желательно, так как они имеют более высокие октановые числа, чем парафиновые углеводороды нормального строения. Однако усиленное применение ароматических компонентов вместо этиловой жидкости для повышения октановой характеристики бензина может привести к увеличению выбросов ароматических углеводородов, в частности бензола, с отработавшими газами.

Для бензина с высоким содержанием низкокипящих фракций характерны большие потери при хранении и транспортировании. Такой бензин может приводить к обледенению карбюратора, так как быстро испаряющиеся низкокипящие фракции отнимают теплоту из воздуха, а также от металлических деталей впускной системы карбюратора. Чем больше низкокипящих фракций в бензине, тем ниже температура топливо-воздушной смеси.

От фракционного состава зависят показатели как скорость прогрева двигателя, его приемистость, износ цилиндро-поршневой группы. Приемистость - способность бензинов к повышению детонационной стойкости при добавлении антидетонаторов.

ГЛАВА II . ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА БЕНЗИНА

Одним из основных показателей качества бензина является его цвет. Хорошее топливо должно быть бесцветным или иметь небольшой желтоватый оттенок, которое обусловлено наличием в нем антидетонаторов (специальные присадки, повышающие октановое число). Если бензин мутный, то в нем, скорее всего, имеется вода. Наличие воды можно определить с помощью марганцовки. Если образец окрасится в фиолетовый цвет, то значит в нем присутствует вода.
С теоретической точки зрения, если она находится во взвешенном состоянии, то улучшается процесс сгорания топлива, усиливается его детонационная стойкость. На практике же наличие воды в бензине исключено. Она опасна прежде всего при температуре ниже 0°С, так как, замерзая, образует кристаллы, которые могут преградить доступ бензина в цилиндры двигателя; она способствует осмолению бензина, а также вызывает коррозию топливных баков и резервуаров. Зимой вода имеет свойство замерзать, и машина попросту может не завестись.

ИСПАРЯЕМОСТЬ

Для полного сгорания топлива в двигателе необходимо перевести его в короткий промежуток времени из жидкого состояния в парообразное. Затем смешать с воздухом в определенном соотношении, т.е. создать рабочую смесь. В зависимости от конструкции двигателя возможны два способа образования рабочей смеси.

При первом способе в карбюраторе происходит частичное испарение бензина и образование горючей смеси, затем паровоздушный поток распределяется по цилиндрам. Вследствие неполного испарения бензина часть капель из паровоздушного потока оседает в виде жидкой пленки на стенках впускного трубопровода. Из-за разности в скоростях движения паров и жидкой пленки в цилиндры поступает горючая смесь, неоднородная по качеству и составу.

При втором способе бензин впрыскивается с помощью форсунок непосредственно в камеру сгорания или во впускной трубопровод. От содержания в бензине легкокипящих фракций зависит его физическая стабильность, т.е. склонность к потерям от испарения. Наибольшие потери от испарения имеют бензины, содержащие в своем составе низкокипящие углеводороды: бутаны, изопентан.

Высокая испаряемость бензина может иногда стать причиной обледенения карбюратора. Испарение бензина в карбюраторе сопровождается понижением температуры его деталей. В условиях высокой влажности при температуре воздуха около 4 0 С происходит вымерзание влаги из окружающего воздуха, которое вызывает обледенение карбюратора. Снижая испаряемость бензина, можно предотвратить обледенение карбюратора, однако это ухудшает пусковые свойства бензинов. Поэтому в бензин вводят специальные антиобледенительные присадки или осуществляют конструктивные меры.

2.3 ХИМИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ

Этот показатель характеризует способность бензина сохранять свои свойства и состав при длительном хранении, перекачках, транспортировании или при нагревании впускной системы двигателя. Химические изменения в бензине, происходящие в условиях транспортирования или хранения, связаны с окислением входящих в его состав углеводородов. Следовательно, химическая стабильность бензинов определяется скоростью реакций окисления, которая зависит от условий процесса и строения окисляемых углеводородов. При окислении бензинов происходит накопление в них смолистых веществ, образующихся в результате окислительной полимеризации и конденсации продуктов окисления. На начальных стадиях окисления содержание в бензине смолистых веществ невелико, и они полностью растворимы в нем. По мере углубления процесса окисления количество смолистых веществ увеличивается, и снижается их растворимость в бензине.

Низкую химическую стабильность имеют олефиновые углеводороды, особенно диолефины с сопряженными двойными связями. Высокой реакционной способностью обладают также ароматические углеводороды с двойной связью в боковой цепи. Наиболее устойчивы к окислению парафиновые углеводороды нормального строения и ароматические углеводороды. Химическая стабильность автомобильных бензинов определяется в основном их углеводородным составом. Наибольшей склонностью к окислению обладают бензины термического крекинга, коксования, пиролиза, каталитического крекинга. Бензины каталитического риформинга, прямогонные бензины, алкилбензин химически стабильны.

Накопление в бензинах продуктов окисления резко ухудшает их эксплуатационные свойства. Смолянистые вещества могут выпадать из топлива, образуя отложения в резервуарах, трубопроводах и др. Окисление нестабильных бензинов при нагревании во впускной системе двигателя приводит к образованию отложений на ее элементах, а также увеличивает склонность к нагарообразованию на клапанах, в камере сгорания и на свечах зажигания.

СКЛОННОСТЬ К ОБРАЗОВАНИЮ ОТЛОЖЕНИЙ И НАГАРООБРАЗОВАНИЮ

Применение автомобильных бензинов, особенно этилированных, сопровождается образованием отложений во впускной системе двигателя, в топливном баке, на впускных клапанах и поршневых кольцах, а также нагара в камере сгорания. Наиболее интенсивное образование отложений происходит на деталях карбюратора. Образование отложений на указанных деталях приводит к нарушению регулировки карбюратора, уменьшению мощности и ухудшению экономичности работы двигателя, увеличению токсичности отработавших газов.

Образование отложений в топливной системе частично зависит от содержания в бензинах смолистых веществ, нестабильных углеводородов, неуглеводородных примесей, от фракционного и группового состава, которые определяют моющие свойства бензина. Установлено, что повышенному нагарообразованию способствует высокое содержание в бензинах олефиновых и ароматических углеводородов, особенно высококипящих. Однако в большей степени этот процесс определяется конструктивными особенностями двигателя.

Наиболее эффективным способом борьбы с образованием отложений во впускной системе двигателя является применение специальных моющих или многофункциональных присадок. Такие присадки широко применяют за рубежом. В России также разработаны и допущены к применению присадки аналогичного назначения. Автомобильные бензины должны быть химически нейтральными и не вызывать коррозию металлов и емкостей, а продукты их сгорания - коррозию деталей двигателя. Коррозионная активность бензинов и продуктов их сгорания зависит от содержания серы, кислотности, содержания водорастворимых кислот и щелочей, присутствия воды.

Эти показатели нормируются в нормативно-технической документации на бензины. Бензин должен выдерживать испытание на медной пластинке. Эффективным средством защиты от коррозии топливной аппаратуры является добавление в бензины специальных антикоррозионных или многофункциональных присадок.

ГЛАВА III . МАРКИ АВТОМОБИЛЬНЫХ БЕНЗИНОВ

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):

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.

Проведя данное исследование, я пришла к выводу о том, что современный бензин должен обеспечивать безотказную работу автомобильного двигателя на всех режимах, 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 вышесказанного, можно сделать заключение о том, что современный автомобильный бензин должен удовлетворять требованиям, обеспечивающим экологическую и надежную работу двигателя: Он должен иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах. Автомобильный бензин должен иметь фракционный 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, иметь хорошие антидетонационные характеристики.

Автомобильные бензины должны быть химически нейтральными и не вызывать коррозию металлов и емкостей, а продукты их сгорания - коррозию деталей двигателя. Коррозионная активность бензинов и продуктов их сгорания зависит от содержания серы, кислотности, содержания водорастворимых кислот и щелочей, присутствия воды. Эти показатели нормируются в нормативно-технической документации на бензины. Эффективным средством защиты от коррозии топливной аппаратуры является добавление в бензины специальных антикоррозионных или многофункциональных присадок.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Алексеев, С.В. Практикум по технологии производства бензина и дизельного топлива. - Санкт-Петербург : АО КРИСМАС +, 2005.

Баранник, В.П. Жидкости, которые заливают в автомобили. - М.: Издательство стандартов, 2002.

Вандяк, И.Ф. Химия. Учебник для ВУЗов. - М. : Стройиздат, 2001.

Гоголев, В. Экологические проблемы при использовании различных марок бензина. - М.: Издательство стандартов, 2000.

Гуряев, А.А., Фукс И.Г.. Лашхи В.Л. Химмотология. - М.: Химия, 1986.

Егоров, Е. Бензины.- М.: Издательский центр Техинформ. – 2003.

Куров, Б. В XXI век на экологически чистом автомобиле. Авторевю, 2002.

Овчинников, А.В. Сравнительная характеристика бензинов, производимых в России и других странах. - М.: Издательский центр Техинформ. – 2005.

Покровский, Г.П. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие жидкости. - М.: Машиностроение, 1985.

Романов, И.А. Производство бензина. - М.: Стройиздат, 2006.

Сафонов, А. С. Автомобильные топлива / А. С. Сафонов, А. И.

Ушаков, И. В. Чечкенев. - СПб., 2002.

Итинская, Н. И. Топливо, масла и технические жидкости /

Н. И. Итинская, Н. А. Кузнецов - М.: Машиностроение, 1989.

Покровский Г. П. Топливо, смазочные материалы и охлаждающие

жидкости/ Г. П. Покровский. - М.: Машиностроение, 1985.

Химмотология. Словарь. Понятия, термины, определения. - М.: Знание, 2005.

Бензин – основное топливо для двигателей внутреннего сгорания. От его качества зависит работа двигателя, его долговечность, скорость передвижения. Давайте посмотрим, как работает автомобильный двигатель.

Смесь паров бензина с воздухом засасывается в цилиндр и сжимается поршнем.

Однако смеси некоторых углеводородов, входящих в состав бензина, сгорают со взрывом еще до достижения максимального сжатия. И происходит это не от электрической искры, а от высокой температуры в цилиндре. При этом взрывная волна стихийно распределяется в сжатом пространстве цилиндра. Она с огромной скоростью ударяет о поршень, о чем свидетельствует характерный стук в двигателе. Такое взрывное сгорание, называемое детонацией, приводит к преждевременному износу двигателя.

Было установлено, что детонацию в основном вызывают углеводороды нормального (неразветвленного) строения. В то же время углеводороды с разветвленной углеродной цепью, а также непредельные и особенно ароматические углеводороды допускают значительное сжатие паров бензина с воздухом.

Для характеристики качества бензина разработана октановая шкала. Каждый вид автомобильного топлива характеризуется октановым числом. За ноль принята способность к детонации у н-гептана, который детонирует очень легко. Октановое число относительно устойчивого к детонации 2,2,4 – триметилпентана, чаще называемого изооктаном, принято за 100.

По этой шкале бензин с октановым числом 92 имеет такие же детонационные свойства, как смесь 92% (по объёму) изооктана и 8% гептана. Именно октановое число указывают в маркировке бензина. Чем выше октановое число, тем мощнее может быть двигатель.

Октановое число бензиновой фракции, получаемой непосредственно перегонкой нефти, не превышает 65– 70, такой бензин не подходит для современных двигателей. Бензин с более высоким октановым числом получается при крекинге. В зависимости от типа крекинга бензин имеет октановое число 70-80. Качество бензина можно улучшить также риформингом.

Риформинг – это процесс ароматизации бензинов, осуществляемый путём нагревания их в присутствии платинового катализатора. Более дешёвый и лёгкий путь увеличения октанового числа состоит в добавлении к бензину некоторых веществ, изменяющих характер горения топлива. Так, детонационную стойкость бензина увеличивают небольшие количества тетраэтилсвинца Pb (C₂H₅)₄.

Такой бензин называют этилированным. Однако при его использовании в окружающую среду из выхлопных газов попадают чрезвычайно вредные для неё и здоровья человека соединения свинца. Чтобы отличить этилированный бензин от обычного, его окрашивают в красновато-фиолетовый цвет. Во многих странах и большинстве городов России использование этилированного бензина запрещено.

В настоящее время в мире широко распространены антидетонационные кислородсодержащие добавки к моторному топливу, такие, например, как метанол, этанол и другие. При сгорании топлива с этими добавками в выхлопных газах не появляется никаких дополнительных загрязнений. К сожалению, в России пока применение кислородсодержащих добавок распространено мало.

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.

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.

Богатая смесь имеет значительный недостаток воздуха (α < 0,85). В такой смеси из-за нехватки кислорода бензин сгорает не полностью, что вызывает снижение мощности двигателя при значительном расходе топлива.
В результате догорания несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе возникают хлопки, что является внешним признаком сильного обогащения рабочей смеси. При чрезмерно обогащенной смеси, когда содержание воздуха достигает 5 кг на 1 кг бензина (α < 0,4), смесь совсем не воспламеняется.

Анализируя свойства горючей смеси разных составов, можно сделать следующие выводы:

Если двигатель по условиям работы не должен развивать полно мощности (при средних нагрузках), то самой выгодной является обедненная смесь, поскольку расход топлива при этом значительно снижается. Некоторое уменьшение мощности двигателя в этом случае при его работе с неполной нагрузкой значения не имеет.

При больших нагрузках целесообразно работать на обогащенной смеси, так как двигатель при этом развивает наибольшую мощность. Несколько повышенный расход топлива вследствие кратковременности работы двигателя на данном режиме не вызывает заметного увеличения общего расхода топлива за большой период времени.

Работа двигателя на бедной или богатой смесях, вызывающих снижение мощности и экономичности двигателя, недопустима.

Читайте также: