Основные свойства бензина: Бензин — Википедия – Бензин и его свойства.

Бензин и его свойства.

Автомобильные бензины



Топливо для бензиновых двигателей и его характеристики

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.

Для автомобилей с карбюраторными двигателями применяют бензин марок: АИ-92, АИ-95, АИ-98. Буква «А» в маркировке бензина означает «автомобильный», буква «И» — метод определения октанового числа (исследовательский), цифры – октановое число бензина.

***



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.

***

Принцип работы простейшего карбюратора



Все о бензине: Основные свойства бензинов

Испаряемость.

Для обеспечения полного сгорания топлива в двигателе необходимо перевести его в короткий промежуток времени из жидкого состояния в парообразное и 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 4⁰С 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.

С учетом климатических особенностей нашей страны автомобильные бензины по фракционному составу и давлению насыщенных паров подразделяют на два вида: зимний и летний. Требования к фракционному составу и давлению насыщенных паров определены в зависимости от сезона и климатического района применения. Такая классификация в большей степени удовлетворяет требованиям эксплуатации двигателей в разных климатически условиях и будет способствовать более экономичному и рациональному использованию топлив.

Детонационная стойкость.

Этот показатель характеризует способность автомобильных и авиационных бензинов противостоять самовоспламенению при сжатии. Высокая детонационная стойкость топлив обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя. Процесс горения топлива в двигателе носит радикальный характер. При сжатии рабочей смеси температура и давление повышаются и начинается окисление углеводородов, которое интенсифицируется после воспламенения смеси. Если углеводороды несгоревшей части топлива обладают недостаточной стойкостью к окислению, начинается интенсивное накапливание перекисных соединений, а затем их взрывной распад. При высокой концентрации перекисных соединений происходит тепловой взрыв, который вызывает самовоспламенение топлива. Самовоспламенение части рабочей смеси перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части топлива, к так называемому детонационному сгоранию. Детонация вызывает перегрев, повышенный износ или даже местные разрешения двигателя и сопровождается резким характерным звуком, падением мощности, увеличением дымности выхлопа. На возникновение детонации оказывает влияние состав применяемого бензина и конструктивные особенности двигателя.

Мера детонационной стойкости бензинов, т.е. способности нормально сгорать в двигателе при разл. условиях, — октановое число, равное содержанию (в % по объему) изооктана в его смеси с н-гептаном, при к-ром эта смесь эквивалентна по детонационной способности испытуемому топливу в стандартных условиях испытаний. Равномерность распределения октановых чисел по фракциям имеет большое значение, особенно при переменных режимах работы двигателя, в частности при разгоне автомобиля. Если низкокипящие фракции бензина менее стойки к детонации, чем высококипящие, то при каждом изменении режима работы двигателя в течение какого-то времени в камерах сгорания наблюдается детонация.[3]

Детонационная стойкость автомобильных и авиационных бензинов определяется их углеводородным составом. Наибольшей детонаци онной стойкостью обладают ароматические углеводороды. Самая низ кая детонационная стойкость у парафиновых углеводородов нормаль ного строения, причем она уменьшается с увеличением их молеку лярной массы. Изопарафины и олефиновые углеводороды обладают более высокими антидетонационными свойствами по сравнению с нормальными парафинами. Увеличение степени разветвленности и снижение молекулярной массы повышает их детонационную стой кость. По детонационной стойкости нафтены превосходят парафи новые углеводороды, но уступают ароматическим углеводородам. Наибольшую чувствительность — разность между октановыми числами по исследовательскому и моторному методам — имеют олефиновые углеводороды. Чувствительность ароматических углеводородов нес колько ниже. Для парафиновых углеводородов эта разница очень мала, а высокомолекулярные низкооктановые парафиновые углево дороды имеют отрицательную чувствительность.

Антидетонационные свойства бензинов, получаемых различными технологическими процессами, определяются входящими в их состав углеводородами. Самую низкую детонационную стойкость имеют бензины прямой перегонки, состоящие, в основном, из парафиновых углеводородов нормального строения, причем она снижается с повышением температуры конца кипения. Октановые числа, опреде ляемые по моторному методу прямогонных фракций, выкипающих до 180 °С, обычно составляют 40-50 ед. Детонационная стойкость фракций с температурой начала кипения 85 °С несколько выше — 65-70 ед. Исключение составляют прямогонные бензины, получаемые из нефтей нафтенового основания (сахалинские, азербайджанские и др.), их октановые числа достигают 71-73 ед. Однако ресурсы этих нефтей весьма ограничены.

Для повышения октановых чисел прямогонных бензинов их под вергают каталитическому риформингу.

Для повышения октановых чисел товарных бензинов используют также специальные антидетонационные присадки и высокооктановые компоненты.

Вкачестве альтернативы алкилсвинцовым антидетонаторам для повышения детонационной стойкости автомобильных бензинов в России допущены и используются при производстве бензинов органические соединения марганца, железа, ароматические амины. Широкое распространение в России и за рубежом при производ стве высокооктановых бензинов получил метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). МТБЭ имеет октановые числа смешения: 115-135 по иссле довательскому методу и 98-110 по моторному.
Теплота сгорания. 

Этот показатель во многом определяет мощностные и экономические показатели работы двигателя. Он осо бенно важен для авиационных бензинов, так как оказывает влияние на удельный расход топлива и на дальность полета самолета. Чем выше теплота сгорания, тем меньше удельный расход топлива и больше дальность полета самолета при одном и том же объеме топливных баков.

Для авиационных бензинов регламентируется низшая теплота сгорания.

Теплота сгорания зависит от углеводородного состава бензинов, а для различных углеводородов она, в свою очередь, определяется соотношением углерод:водород. Чем выше это соотношение, тем ниже теплота сгорания. Наибольшей теплотой сгорания обладают парафиновые углеводороды и соответственно бензины прямой пере гонки и алкилбензин, наименьшей — ароматические углеводороды и содержащие их бензины каталитического риформинга.
Химическая стабильность. 

Этот показатель характеризует спо собность бензина сохранять свои свойства и состав при длительном хранении, перекачках, транспортировании или при нагревании впус кной системы двигателя. Химические изменения в бензине, проис ходящие в условиях транспортирования или хранения, связаны с окис лением входящих в его состав углеводородов. Следовательно, хими ческая стабильность бензинов определяется скоростью реакций окисления, которая зависит от условий процесса и строения окис ляемых 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. Накопление в бензинах продуктов окисления резко ухудшает их эксплуатационные свойства. Смолистые 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. Содержащиеся в бензинах неуглеводородные компоненты также влияют на их химическую стабильность. Наибольшей склонностью к окислению обладают бензины термического крекинга, коксования пиролиза, каталитического крекинга, которые в значительных количествах содержат олефиновые и диолефиновые углеводороды. Бензины каталитического риформинга, прямогонные бензины, алкилбензин химически стабильны. Для обеспечения требуемого уровня химической стабильности в автомобильные бензины, содержащие нестабильные компоненты, разрешается добавлять антиокислительные присадки Агидол-1 или Агидол-12.В авиационные бензины введение антиокислителя обяза тельно для стабилизации ТЭС.
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: на дрос сельной заслонке и вблизи нее, в воздушном жиклере и жиклере холостого хода. Образование отложений на указанных деталях при водит к нарушению регулировки карбюратора, уменьшению мощности и ухудшению экономичности работы двигателя, увеличению токсич ности отработавших газов. Образование отложений в топливной сис теме частично зависит от содержания в бензинах смолистых веществ, нестабильных углеводородов, неуглеводородных примесей, от фракционного и группового состава, которые определяют «моющие свойства» бензина. Однако в большей степени этот процесс определяется конструктивными особенностями двигателя.
Эксплуатационные требования. 

Автомобильные и авиационные 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 общей и меркаптановой кислотности, содержания водорастворимых кислот и щелочей, присутствия воды. Эти показатели нормируются в технической документации на бензины.

Эффективным средством защиты от коррозии топливной аппаратуры является добавление в бензины специальных антикоррозийных или многофункциональных присадок.
Экологические требования. 

Непрерывный рост автомобильного транспорта в развитых странах, где плотность автомобилей достигла 10-20 ед. на 1 кв. км, а в США их количество превысило 200 млн., привел к сильному загрязнению окружающей среды, и в первую очередь воздушного бассейна, вредными выбросами отработавших газов. По этой причине среди всех требований, предъявляемых к бензинам, на первое место выдвигаются экологические.

Загрязнение окружающей среды, связанное с применением бен зинов, может происходить на этапах транспортирования, заправки, испарения, утечки и пр. Однако основным источником загрязнения являются отработавшие газы. В их составе содержится более 300 соединений, наносящих вред окружающей среде и здоровью человека. Среди экологических показателей бензинов важнейшим является содержание в них соединений свинца. Это связано не только с высокой токсичностью этилированных бензинов и продуктов их сгорания, но и с возможностью применения каталитических систем нейтрализации отработавших газов, так как продукты сгорания свинца отравляют катализатор. Поэтому одной из первоочередных экологических задач в области производства бензинов является сокращение или полный отказ от применения этиловой жидкости. В США и ряде европейских стран применение этилированных бензинов запрещено законом. Переход на производство и применение неэтилированных бензинов позволит не только снизить выбросы в атмосферу высокотоксичных соединений свинца, но и даст возможность оборудовать автомобили ката литическими системами нейтрализации отработавших газов и до минимума сократить токсичность последних.

Состав бензина, физические и химические свойства

В качестве топлива для большинства легковых автомобилей применяется бензин. Это смесь углеводородов, имеющих температуру кипения от 30 до 205 градусов Цельсия. Помимо углеводородов в составе бензина имеются примеси, содержащие азот, серу и кислород.

В зависимости от количества тех или иных соединений автомобильный бензин делится на разные марки, имеющие несколько различные эксплуатационные свойства:

• АИ-92;
• АИ-95;
• АИ-98.

С ужесточением экологических требований бензины, имеющие более низкое октановое число, такие как А-76 или АИ-80, а, следовательно, более «грязный» химический состав, в настоящее время не производятся.

Основные свойства

Основные свойства бензина – его химический состав, способности к испарению, горению, воспламенению, образованию отложений, а также коррозионная активность и стойкость к детонации.

Физико-химические свойства бензина варьируются в зависимости от того, какие углеводороды и в каких пропорциях в нем содержатся. Температура замерзания бензина достигает –60 градусов по Цельсию, в случае применения специальных присадок можно понизить это значение до –71 градуса. Бензин активно испаряется при температуре выше 30 градусов, и с повышением температуры испарение происходит интенсивнее. Когда концентрация его паров в воздухе достигает 74 – 123 граммов на кубический метр, образуется взрывоопасная смесь.

Фракционный состав бензина напрямую влияет на эксплуатационные свойства. При производстве важно добиться правильного соотношения легких и тяжелых фракций, чтобы, с одной стороны, обеспечить достаточно высокую испаряемость при низких температурах, а с другой – не допустить перебоев в работе мотора из-за образования паровых пробок в топливопроводе, которые могут возникнуть вследствие интенсивного испарения большого количества легких фракций. В связи с этим бензины, применяющиеся в местах с жарким климатом и в районе полярного круга, имеют разный химический состав для того, чтобы обеспечить необходимые эксплуатационные свойства.

Получить бензин можно несколькими способами: прямой перегонкой нефти и отбором определенных фракций (такой способ применялся в начале эры автомобилизации), в середине прошлого века стали применять крекинг и риформинг. Основная составляющая бензина, полученного путем прямой перегонки, – цепочки алканов. При крекинге и риформинге они преобразуются в разветвленные алканы и ароматические соединения.

Два последних способа позволяют получить высокооктановое топливо марок АИ-92, 95 и выше.

Октановое число

Название марки бензина состоит из буквенно-цифрового обозначения. Буквы А или АИ указывают на метод определения октанового числа:

1. моторный (А)
2. исследовательский (АИ)

а цифра определяет октановое число (92, 95 и т.д.).

Значение октанового числа указывает на такое свойство, как стойкость бензина к детонации. Цифра эта относительная. В качестве эталона принимается изооктан, детонационная стойкость которого очень высока и принимается равной 100. Шкала октанового числа была предложена в начале прошлого века. Оно определялось содержанием изооктана в смеси с нормальным гептаном (его детонационная стойкость очень низкая и принимается равной нулю). Соответственно, бензин марки АИ-92 эквивалентен по своей устойчивости к детонации 92-процентной смеси изооктана с гептаном, АИ-95 – 95% и так далее. Октановое число может быть и больше 100, если антидетонационные свойства топлива еще выше, чем у чистого изооктана.

Это значение очень важно, поскольку детонация приводит к быстрому разрушению цилиндро-поршневой группы. Объясняется это скоростью распространения фронта пламени – до 2,5 км/с, тогда как в нормальных условиях пламя распространяется со скоростью не более 60 м/с.

Чтобы повысить антидетонационные свойства, можно либо добавить присадки, содержащие соединения свинца (тетраэтилсвинец), либо изменить фракционный состав при получении. Первый способ получает с легкостью получить из бензина АИ-92 АИ-95, или 98, однако в настоящее время от него отказались. Поскольку, хотя такие присадки значительно повышают эксплуатационные свойства топлива и имеют низкую себестоимость, они так же весьма ядовиты и на экологию оказывают куда более губительное воздействие, чем чистый бензин, а также разрушают каталитический нейтрализатор автомобиля (температура сгорания этилированного бензина выше, чем у неэтилированного, в результате керамические элементы нейтрализатора попросту спекаются, и устройство выходит из строя).

В качестве присадок могут быть использованы и другие соединения, менее токсичные, такие как этиловый спирт или ацетон. Например, если добавить 100 мл спирта в литр бензина АИ-92, то октановое число увеличится до 95. Однако применение таких присадок экономически невыгодно.

Химическая стабильность

Рассматривая химические свойства бензина, следует основной упор сделать на то, насколько долго состав углеводородов останется неизменным, поскольку при длительном хранении более легкие соединения испаряются, и эксплуатационные свойства сильно ухудшаются. Особенно остро эта проблема стоит в том случае, если из топлива с меньшим октановым числом (например, АИ-92) получили бензин более высокой марки (АИ-95) путем добавления в его состав пропана или метана. Их антидетонационные свойства выше, чем у изооктана, но и испаряются они очень быстро.

Государственный стандарт требует, чтобы химический состав бензина любой марки, будь то АИ-92, 95 или 98 оставался неизменным не менее пяти лет при соблюдении правил хранения. Однако на деле зачастую даже только что купленное горючее уже имеет октановое число ниже заявленного (например, не 95, а 92). Виной тому недобросовестность продавцов, добавляющих сжиженный газ в резервуары с топливом, срок хранения которого истек, и состав не соответствует ГОСТу. Как правило, к одному и тому же бензину добавляют разное количество газа, чтобы получить октановое число, равное 92 или 95. Очевидным подтверждением подобных ухищрений служит сильный запах газа на АЗС. Вполне вероятно, что эксплуатационные свойства такого бензина заметно ухудшатся прямо на глазах, до того времени, как опустеет топливный бак.

что это? Виды, состав, применение, производство

Бензин — это  горючая смесь углеводородов, а не моновещество, имеющее четкую структуру. Существует немало разновидностей данной жидкости, отличающихся не только названием, но и молекулярным строением и составом. В зависимости от вида бензина, его химические и физические свойства меняются. Это расширяет сферу применения бензина. Правильный выбор топлива является залогом длительной службы двигателя.

Применение

Бензин в основном используется в качестве топлива. Некоторые виды бензина предназначены только для заправки машин. Сейчас выпускают несколько марок топлива, качество которых различается в зависимости от октанового числа и включения присадок. Есть специальный автобензин для зимнего и летнего периода.

Производятся специальные разновидности топлива, использовать которые можно только для заправки самолетов. Осуществляется выпуск бензина, который применяется в качестве растворителя и как сырье для химической промышленности.

Бензин используется в качестве сырья для производства парафина и этилена. Применяется эта жидкость для блендинга и проведения процессов органического синтеза. Используется он для чистки и обезжиривания поверхностей и кожи. Данное вещество применяется для очищения металлических элементов. Он используется для изготовления:

• красок;
• лаков;
• растворителей;
• мастик;
• резиновых клеевых составов;
• конденсаторов;
• защитных составов, образующих пленку.

Кроме того, этот продукт может применяться даже для выведения жирных пятен с разных поверхностей.

Производство

Получение топлива возможно путем перегонки, высокотемпературной обработки, т.е. крекинга, а также низкотемпературного воздействия, т.е. риформинга и т.д. Существует еще несколько методов получения бензина из сырья. После первичной обработки проводится очистка сырья и введение в состав специальных присадок, повышающих качество продукта.

Нефтеперерабатывающий завод

Из чего делают бензин?

Главным сырьем, из которого изготавливается топливо, выступает сырая нефть. Возможно производство данного вещества путем сложной переработки каменного угля и природного газа, но данные методы используются крайне редко из-за высокой стоимости процесса.

Технология производства

Производство бензина — это технологически сложный процесс. Сначала берутся пробы сырья для определения включения в них примесей солей и серы. Измеряется объем включения легких фракции.

Наиболее простой метод получения топлива — это атмосферно-вакуумная перегонка. Она позволяет отделить легкие фракции. После этого выполняется очищение сырья от примесей солей и серы, т.к. эти вещества ухудшают качество готового продукта. Включение данных веществ в нефти, добываемой по всему миру, неоднородно. На большинстве месторождений России нефть содержит большое количество серы, поэтому ценится даже ниже, чем сырье, которое добывается в Азербайджане.

Процедуры очищения позволяют получить достаточно большое количество топлива из сырья, но оставшихся нефтяных фракций, незадействованных в процессах, сохраняется немало. Их отправляют на вторичную перегонку. Кроме того, во время данной процедуры выполняется частичный каталитический крекинг. После этого переработанное сырье подвергается каталитическому риформингу.

Подготовленное сырье подвергается крекингу. При данной процедуре в тяжелых фракциях при их нагреве до 700°C наблюдается разрыв молекулярный цепочек. Это способствует формированию вторичного продукта. При низкотемпературной обработке сырья выход конечного продукта составляет не более 20%, но при обработке при высоких температурах объем полученного готового продукта возрастает до 70%.

После этого полученный продукт обрабатывается в газофракционирующей установке. В него добавляют дополнительные компоненты, которые подразделяются на классы и сорта. После этого готовый бензин поступает на АЗС.

Разновидности

Сейчас выпускается множество разновидностей бензина, различающихся составом и характеристиками. Важнейшим параметром для определения качества продукта выступает октановое число. Большую роль играет и количество примесей. Главными компонентами этого продукта выступают гептан и изооктан. Данные вещества имеют разные возможности к детонации в камерах сгорания двигателя. От соотношения их включения в готовый продукт зависит октановое число.

Марки бензина

Для того чтобы бензин мог использоваться в качестве топлива, он должен обладать рядом характеристик. Для определения качества продукта исследуются такие параметры, как:

• способность к образованию нагара;
• испаряемость;
• воспламеняемость;
• способность к детонации;
• коррозийная активность.

В зависимости от типа, продукт подразделяется на автомобильный, который маркируется буквой «А», а также авиационный, отмечающийся буквой «Б». Кроме того, при маркировке часто добавляется буква «И», которой отмечается октановое число, полученное исследовательским методом. Числовым значением отмечается октановое число.

АИ-98 отличается не только высоким октановым числом, но некоторыми особенностями производства. При изготовлении данного продукта используется ряд компонентов, в т.ч. толуол, алкилбензин, изопентан и т.д.

Экстра АИ-95 отличается высоким качеством из-за присутствия антидетонационных присадок. Он изготавливается из дистиллятного сырья с включением изопарафиновых элементов. Кроме того, при производстве используется газовый бензин. Благодаря особой технологии изготовления, в готовом продукте крайне низкое содержание свинца.

В бензине марки АИ-95, по сравнению с бензином экстра, концентрация свинца выше на 30%. Высокое содержание этого элемента понижает качество продукта.

Под маркой АИ-92 скрывается бензин среднего качества. В нем высоко содержание антидетонационных присадок. Плотность данного продукта достигает 0,77г/смА-923.

Автомобильный бензин

На АЗС сейчас можно приобрести стандартные марки АИ-92, АИ- 95 и АИ-98. Кроме того, в продаже имеется автомобильный бензин для грузовиков — А-72 и АИ-80. Более очищенными считаются продукты, которые изготавливаются по европейским стандартам. Они отмечаются как евро 3, евро, 4, евро 5 и суперевро. При покупке бензина обязательно нужно обращать внимание на его маркировку, т.к. использование некачественного продукта приводит тому, что двигатель быстро выходит из строя.

Авиационный бензин

Бензины, предназначенные для заправки самолетов, отличаются более высоким октановым числом и лучшими качественными характеристиками. Продукт содержит минимальное количество легких фракций, что снижает риск формирования паровых пробок. Кроме того, авиационный бензин отличается низким включением примесей, способствующих активизации коррозийных процессов и формированию нагара на деталях. Продукт также отличается высокой химической стабильностью.

Бензин-растворитель

Данный класс продукта используется в химическом производстве. Эти продукты широко применяются для экстрагирования, т.е. извлечения необходимых веществ из растительных масел, канифоли и озокерита. Растворители на основе этого продукта активно применяются для разведения различных красок и лаков, устранения жировых пятен и т.д. Сфера использования данной разновидности бензинов крайне широка.

Нафта

Нафта — это специфическая группа, которая отличается высокой температурой кипения, достигающая +180°C. Данный продукт используется как сырье для химической промышленности.

Топливо для бензиновых двигателей и его характеристики

Большинство людей обращают внимание только на октановое число, но это далеко не единственный важный параметр. У углеводородов имеется разная скорость закипания. Качество продукта зависит от данных параметров.

Бензины АИ и Евро различаются процентным соотношением трудно- и легко- закипаемых фракций. От данного параметра зависит способность перегорания. В топливе, применяющемся для бензиновых моторов, содержится сразу несколько фракций.

Некоторые из них могут закипать при 27°C. Таким образом, первичное воспламенение возможно даже при пуске холодного двигателя. Другие фракции закипают при 100°C. Они подходят для поддержания стабильной работы двигателя. Кроме того, в состав топлива входят фракции, закипающие при 200 °C. Одни необходимы для поддержания процесса выключения мотора.

Сезонный бензин

Сейчас выпускается бензин для зимнего и летнего периода. При выборе топлива следует обращать внимание на такой параметр как давление паров.

Лучше, чтобы топливо для зимней езды имело данный показатель в пределах от 90 до 100 кПа. Для производства зимнего продукта в смесь добавляется бутан. Благодаря этому, он хорошо закипает даже в сильный мороз.

Летний вариант отличается более низким показателем давления насыщенных паров. В теплое время года допускается бензин с параметром 80 кПа.

Экологические требования к топливу

С каждым годом происходит ужесточение требований в экологичности топлива. Это обусловлено тем, что продукты сгорания крайне негативно отражаются на состоянии окружающей среды и способствуют возникновению парникового эффекта.

В топливе марок АИ высоко содержание дополнительных присадок и компонентов, которые способствуют снижению экологических параметров данных продуктов. Высокий выброс отравляющих веществ при сгорании обусловлен устаревшими технологиями производства.

Большей экологичностью отличается топливо класса евро. При сгорании выделяется примерно на 10-12% меньше отравляющих газов. Из-за применения более технологичных методов производства в выхлопах меньше оксида азота, ароматических углеводородов, серы и бензола. Благодаря этому, снижается общий вред, наносимый продуктами сгорания окружающей среде.

В ряде стран запрещена продажа топлива, не соответствующего стандартам экологичности. Меры по ужесточению требований к экологичности топлива стали предпринимать из-за повышения численности людей, которые ежедневно используют личные автомобили. Это спровоцировало повышение количества парниковых газов, усугубляющих состояние атмосферы.

Техническая характеристика бензина и вся информация о нём

Привычные с детства понятия таят в себе много занятных сведений. Стоит только заинтересоваться и узнать это.

Бензин является горючей смесью легких органических веществ. При нормальных условиях представляет собой чистую, прозрачную жидкость. Средняя плотность бензина – 0,75 кг/литр при 15ºС. Удельная теплота сгорания – около 10200 ккал/кг. Свойства нефти и метод производства определяют состав бензина. От него, в свою очередь, зависит область применения. Все нормируемые характеристики бензина вносятся в паспорт качества. Добросовестный поставщик (например, «НЕФТЬОПТ») представляет покупателю этот документ.

Производство бензина

Нефть состоит из многих веществ, которые различаются по свойствам. Если выделить из нее определенную часть компонентов, получится бензин.

Прямая перегонка

Люди освоили этот процесс уже давно. Первый в мире нефтеперегонный завод появился в России, в середине XVIII века.

Некоторые из составляющих нефти уже при нормальных условиях находятся в газообразном состоянии. При нефтедобыче они выходят на поверхность в виде сопутствующих газов. Чуть менее летучие вещества находятся в жидкой фазе. При нагревании сначала испаряются самые легкие (и горючие) из них, затем – все более тяжелые.

Если поместить нефть в перегонный куб (самогонный аппарат, ректификационную колонну) при атмосферном давлении, то при нагреве от 30ºС сначала пойдет самый качественный бензин (первач), затем – похуже (молекулы все тяжелее). Бензиновые фракции выкипают примерно до 200ºС. Температурные интервалы даны ориентировочно, они зависят от состава нефти. Дальше из сырья выпаривают дизельное топливо и т.д.

Таким способом можно получить совсем немного бензина уровня АИ-76 (хотя октановое число не является показателем молекулярной массы, испаряемости или воспламеняемости). В сериале «Убойная сила. Предел прочности» местные жители, в принципе, могли производить из хорошей нефти пригодный к использованию бензин. Данный метод был актуален до XX века, пока основным востребованным нефтепродуктом был керосин. С распространением автомобилей получили развитие другие методики – различные способы крекинга. Сегодня НПЗ по-прежнему выполняют прямую перегонку, но этот этап является первичной переработкой сырья. Далее материал подвергают химическим преобразованиям.

Вторичная переработка

Установку для термического крекинга (разрушения) нефти изобрел и запатентовал один из самых замечательных инженеров в мире – Владимир Григорьевич Шухов. Конструктор известен в основном благодаря своей телевизионной башне на Шаболовке, но, кроме строительства, он работал и в других сферах. В частности, Шухов внес огромный вклад в развитие нефтяной отрасли.

Американцы также создали свою крекинг-установку – более сложную и менее эффективную. Шухов отказался продать им изобретение. Крекинг-процесс не был широко востребован в царской России (мало машин), но впоследствии хорошо пригодился молодой стране Советов.

Впоследствии стали применять различные методы каталитического крекинга:

• риформинг;
• гидрокрекинг;
• алкилирование.

В результате получаются вещества (бензиновые фракции) с теми или иными свойствами (октановым числом и т.д.) – в зависимости от процесса и сырья. Смешивая эти компоненты в нужном соотношении, НПЗ получают товарный бензин.

Не имея нефти, углеводородное топливо можно производить из битума, природного газа, горючего сланца, органических отходов или, как в фашистской Германии, из угля.

Применение

Бензин используется главным образом в качестве топлива для двигателей – автомобильных, авиационных. В маркировке указывается основная характеристика – октановое число (либо сортность). Для автомобильного бензина (АИ) важным показателем является также содержание серы (экологические классы К3, К4, К5 – Евро 3, 4, 5), для авиационного (Б) – химическая стабильность и фракционный состав.

Когда Карл Бенц сделал автомобиль, АЗС не было даже в Германии. Берта, жена изобретателя, поехала навестить маму. По дороге она заправлялась в аптеках: тяжелый бензин (лигроин) использовали как антисептик и чистящее средство. Трасса, по которой был совершен этот первый в мире междугородний автопробег, носит имя Берты Бенц.

Лигроин, он же – нафта, является сырьем для нефтехимии и применяется при производстве этилена. Удельный вес бензина для нефтехимической промышленности несколько выше, чем у моторного топлива.

Нефтяной растворитель (нефрас, уайт-спирит) используют в лакокрасочной промышленности. Назначение понятно из названия.

Октановое число

Это основная эксплуатационная характеристика продукта, но не показатель его качества. Если не вспоминать школьный курс термодинамики и не обращаться к таким понятиям, как «адиабатный процесс», можно сказать проще. Чем сильнее сжать горючую смесь в цилиндре, тем меньше тепла рабочее тело передаст «холодильнику» (выхлоп будет холоднее). Снижается выброс энергии, больше теплоты идет «в дело». КПД двигателя возрастает, и на каждом литре топлива можно проехать дальше.

Но горючая смесь детонирует при сжатии. Если для дизеля это нормально, то для бензинового ДВС – нет. Октановое число показывает детонационную стойкость: какое давление смесь выдержит до самовоспламенения. Для бензина с высоким ОЧ можно создать более эффективный двигатель. Если залить АИ-98 в ВАЗ-2101, степень сжатия не изменится, и автомобиль не полетит. При обратной ситуации (ОЧ ниже требуемого) двигатель «застучит» и будет быстрее изнашиваться.

По ГОСТ выпускают бензин:

• АИ-80;
• АИ-92;
• АИ-95;
• АИ-98.

Октановое число не имеет отношения к процентам и может быть больше 100. Такие бензины производят по стандартам организаций.

Этилированный бензин

ОЧ повышают с помощью присадок. Одной из них является тетраэтилсвинец. Сначала военные (по крайней мере, в США) рассматривали его применение в качестве химического оружия. Но оно запрещено международными конвенциями. Однако на General Motors обнаружили антидетонационный эффект от ТЭС. В мирных целях – можно.

Загвоздка была в том, что рабочие на производстве травились свинцом, сходили с ума и умирали, либо становились инвалидами. Сильно действующее ядовитое вещество с величайшими предосторожностями вводили в бензин, после чего распыляли по миру вместе с выхлопом. Требовалась мощная пропаганда.

Руководство Ethyl Gasoline Corporation (производитель топлива) поспешило заручиться поддержкой видных ученых. Одним из них был Клер Кэмерон Паттерсон – главный специалист по измерению концентрации свинца.

Аспиранту (которого в университете считали заурядным) предложили тему диссертации – измерить возраст Земли. Для этого нужно было узнать содержание изотопов свинца и урана в метеорите с помощью масс-спектрометра. Но задача оказалась не такой простой. Свинец из внешней среды сильно искажал показания прибора. Чтобы найти способ правильно измерить количество изотопов, Паттерсону потребовалось 6 лет.

И этому человеку, открывшему миру возраст нашей планеты, нефтепереработчики сами профинансировали дальнейшие исследования. Паттерсон должен был доказать, что концентрация свинца в природе не изменилась. Однако он пришел к обратному, весьма пугающему выводу. Отравиться, сойти с ума и шагнуть в окно он не хотел очень. Финансирование сразу прекратилось.

Но ученого поддержали другие структуры – в частности, военные, которые точно знали опасность тетраэтилсвинца. 20 лет Паттерсон проводил исследования и выступал в судах, пока, наконец, ТЭС не запретили.

В СССР также применялся этилированный бензин, окрашенный в различные цвета (в зависимости от марки). В некоторых странах он по-прежнему используется. Кроме того, ТЭС добавляют в авиационное топливо.

Сжигание углеводородов таит в себе опасность, но отказаться от использования нефтепродуктов человечество пока не может – по объективным причинам. Покупайте бензин у компании «НЕФТЬОПТ», он проходит экспертизу и содержит только разрешенные компоненты.

Что такое бензин? Технология производства, состав и свойства бензина :: SYL.ru

Практически каждый житель нашей страны знает, что такое бензин. Это известно даже детям школьного возраста, однако все эти знания слишком обобщенные. Многим известно лишь то, что эта жидкость необходима автомобилю для того, чтобы ехать. Но из чего делают бензин, какие виды бывают и как его получают – все это знают немногие. Давайте попытаемся разобраться в этих вопросах.

Что такое бензин?

Это горючее (топливо), использующееся для работы двигателей внутреннего сгорания, которыми оснащено большинство автомобилей (есть также машины на электрических моторах, где данное топливо не используется). Если говорить подробнее, то это смесь определенных углеводородов легкого типа, которые имеют температуру кипения в диапазоне 30-200 градусов по Цельсию. Плотность горючего составляет 0.7 г/см³, а его теплопроводность – 10500 ккал/кг. Это его основные характеристики. Есть также и такие параметры как марка и детонационная стойкость, но об этом немного позже.

Технология производства бензина

Нефть – основное сырье для изготовления этого топлива. Его получают посредством перегонки нефти, гидрокрекинга и дальнейшей ароматизации. Специальные бензины дополнительно очищаются от ненужных компонентов в составе, а также обогащаются разными добавками, которые в народе называют присадками.

Также известны такие случаи, когда при изготовлении бензина используется другое углеводородное сырье. К примеру, в Эстонии во время существования СССР бензин изготавливали из горючих сланцев, следовательно, его можно произвести из смол коксования и полукоксования с последующей очисткой. Синтез-газ также может быть сырьем для изготовления данного топлива (синтез-газ – это конверсии метана и газификации угля) – есть соответствующие технологии с применением когазина и синтина.

Классическая технология

Чаще всего при изготовлении бензина применяется стандартная технология на нефтеперерабатывающих заводах, которая предполагает смешивание определенных составляющих:

1. Легкая нафта – прямогонный бензин (нафта – это легкая фракция углеводородов, которую получают при перегонке нефти).
2. Изомеризат (продукт изомеризации нафты).
3. Риформат (продукт риформинга тяжелой фракции углеводородов).
4. Бензин, полученный в результате разложения тяжелых фракций первичной перегонки.
5. Бензин гидрокрекинга (продукт разложения тяжелых фракций, который уцелел после вакуумной и атмосферной перегонки).
6. Специальные присадки.

Самый простой способ получить автомобильный бензин – отобрать легкие фракции при перегонке нефти и повысить октановое число с помощью добавления большого количества присадок.

Разновидности

Теперь вы понимаете, что такое бензин – это самая легкая жидкая фракция нефти, получаемая при перегонке этого черного сырья. В стандартный углеводородный состав этого топлива входят молекулы длиной от C 5 до C 10. Однако важно понимать, что есть разные типы этого топлива, поэтому состав и свойства бензинов могут существенно отличаться. Все зависит от того, как именно было получено горючее. Ведь его можно произвести не только посредством грубой перегонки нефти. Его получают даже из тяжелых фракций нефти (так называемый крекинг-бензин) и из попутного газа.

Газовый бензин

Интуитивно понятно, что данный продукт получают путем переработки нефтяного газа. В его составе содержатся предельные углеводороды, число атомов углерода в которых более трех. Существует стабильные и нестабильный газовый бензин. Стабильный может быть легким и тяжелым – он применяется в нефтехимии как сырье. Чаще всего используется на заводах органического синтеза, но также может использоваться для изготовления автомобильного бензина. При этом его просто смешивают с другими типами топлива.

Крекинг-бензин

Его получают путем дополнительной перегонки нефтепродукта. В среднем перегонка нефти дает всего лишь 10-20% бензина. Для увеличения этого числа тяжелые фракции нефти нагревают, что позволяет разорвать большие молекулы в их составе на мелкие. Это и есть крекинг, хотя технологический процесс в данном случае описан примитивно. С помощью данной технологии при перегонке нефти удается получить до 70% топлива от объема обрабатываемого сырья.

Пиролиз

Данная технология является очень похожей на крекинг. Есть лишь одно отличие – более высокая температура нагрева исходного сырья (700-800 градусов). Пиролиз позволяет довести выход бензина из сырья в объеме до 85%.

Октановое число и детонационная стойкость

Одной из самых важных характеристик бензина является его детонационная стойкость, которая определяется октановым числом. Существует топливо разных марок: Аи-92, Аи-95, Аи-98. Все эти марки бензина получают путем смешивания компонентов, которые были получены в результате разных технологических процессов. Естественно, существует ГОСТ, который регламентирует пропорции смешивания компонентов, что в итоге позволяет получить топливо с определенным октановым числом. Так, марка бензина Аи-98 имеет октановое число 98, марка Аи-95 – 95.

В данном случае октановое число 95 говорит о том, что в составе бензина содержится 95% изооктана и 5% гептана. Для разных стандартов двигателей (Евро-4, Евро-5) рекомендуют использовать тот или иной бензин. Разница между ними заключается в степени сжатия, при которой происходит детонация топлива (микровзрыв).

После первичной перегонки нефти обычно получают бензин с октановым числом 70. Такое топливо является низкосортным и ненужным, поэтому к нему добавляют разные добавки для повышения октанового числа (самой распространенной является тетраэтилсвинец, но также могут использовать и другие антидетонаторы).

Так, с помощью смешивания определенных компонентов и добавки присадок получают нужное топливо с конкретным детонационным числом. Производители автомобилей на базе двигателей стандарта Евро-5 рекомендуют заливать в бензобак определенное топливо. Бензин Аи-95 показан именно для таких моторов. Двигатели стандарта Евро-4 хорошо работают с топливом с более низким октановым числом – 92. Если же в мотор стандарта Евро-5 залить бензин Аи-92, при его работе возможна так называемая преждевременная детонация. Она случается из-за того, что бензин в цилиндрах воспламеняется раньше времени, из-за чего двигатель работает немного неправильно. При этом может наблюдаться потеря тяги и повышенный расход бензина. Если же в мотор стандарта Евро-4 добавить топливо Аи-95, то там взрывы бензина могут происходить с запозданием, что тоже плохо. Поэтому желательно использовать только тот бензин, который рекомендует производитель двигателя.

Определение октанового числа

Есть разные способы определить октановое число. Самый простой – измерить его с помощью портативного прибора. Его достаточно вставить в емкость с топливом, и он покажет значение октанового числа.

Второй способ – исследовательский. Его проводят с помощью однопоршневого двигателя без имитации напряженной езды. Также могут применять и моторный метод. При нем используется однопоршневый мотор с имитацией напряженной езды.

Применение

Бензин в основном используется для работы двигателей внутреннего сгорания. Также его могут использовать в качестве растворителя. Существует авиационный и автомобильный бензин. Первый, что следует из названия, используется в авиации, и его основное отличие заключается в более высоком октановом числе. В его составе гораздо больше легких фракций.

Автомобильный бензин можно разделить на 2 категории: летний и зимний. Последний производится с повышенным содержанием углеводородов, и его температура кипения — ниже. Это необходимо для того, чтобы при отрицательных температурах он эффективно взрывался в камере сгорания двигателя. Такое топливо в основном продается в северных регионах России, а в южных регионах оно появляется на автозаправках в конце осени и не исчезает до начала весны.

Заключение

Теперь вы знаете, из чего делают бензин, а, главное – как. Нефть была и остается основным сырьем для изготовления топлива, поэтому потребность человечества в ней сейчас просто огромна. Пока что не существует серьезных (кроме урана) конкурентов среди энергоносителей, которые бы могли конкурировать с нефтью. Что касается самого бензина, с каждым годом он усовершенствуется, что сказывается на детонационной стойкости. Автомобильные двигатели также совершенствуются, и уже сегодня есть моторы, работающие на бензине с октановым числом 100 и 102. Однако основная масса современных двигателей потребляет топливо марки Аи-92 (более старые силовые установки) или Аи-95 (новые), но многие новые машины оснащаются двигателями, которые лучше работают с бензином Аи-98.

Автомобильные бензины |

Автомобильные бензины являются топливом для карбюраторных двигателей и представляют собой фракции нефти, выкипающие при температурах от 35 до 205о С. Свойства и качество автомобильных бензинов определяются особенностями рабочего процесса карбюраторных двигателей, их конструкцией, а также природными и климатическими условиями эксплуатации машин.

Оглавление статьи:

Требования к качеству автомобильных бензинов

Автомобильные бензины должны отвечать следующим требованиям:

—         обладать испаряемостью, исключающей возникновение паровых пробок в системе подачи, но обеспечивающей в то же время образование однородной топливовоздушной смеси при любых температурных условиях окружающей среды;

—         иметь детонационную стойкость для обеспечения нормального развития процесса горения применительно к определённой конструкции двигателя на всех режимах его работы;

—         не давать отложений в камере сгорания и во впускной системе двигателя;

—         быть стабильными при хранении и транспортировании;

—         не вызывать коррозии деталей двигателя и топливной аппаратуры.

Основные эксплуатационные свойства автомобильных бензинов

Эксплуатационное свойство – это объективная особенность топлива, которая может проявляться в процессе производства, транспортирования, хранения, испытания и применения на технике.

Основными эксплуатационными свойствами автомобильных бензинов являются: прокачиваемость, испаряемость, детонационная стойкость, стабильность, коррозионная стойкость и токсичность.

Прокачиваемость – эксплуатационное свойство, характеризующее особенности и результаты процессов, которые могут протекать при перекачке по трубопроводу, топливным системам и при фильтровании топлив.

Для автомобильных бензинов прокачиваемость оценивается следующими показателями:

—         содержание механических примесей;

—         содержание воды;

—         давление насыщенных паров.

Нефтяная фракция – это группы углеводородов, выкипающие в определённом интервале температур.

 

Прокачиваемость бензина влияет на пуск двигателя и устойчивость его работы. Засорение топливных фильтров и трубопроводов механическими примесями и льдом, возникновение паровых пробок в системе питания при увеличении давления насыщенных паров бензина выше нормы ведёт к нарушениям бесперебойной подачи топлива и перебоям в работе двигателя.

Требованиями стандарта наличие механических примесей и воды в бензине не допускается, давление насыщенных паров устанавливается в пределах от 66,7 до 93,3 кПа.

Испаряемость – эксплуатационное свойство, характеризующее особенности и результаты процессов перехода из жидкого состояния в газообразное.

Для автомобильных бензинов испаряемость оценивается следующими показателями:

         а) Фракционный состав:

—         температура начала перегонки;

—         температура перегонки 10 %;

—         температура перегонки 50 %;

—         температура перегонки 90 %;

—         -температура конца кипения;

б) Давление насыщенных паров.

 

Испаряемость влияет на пуск двигателя, время, затрачиваемое на его прогрев, на приёмистость двигателя, расход топлива, снимаемую мощность, на расход масла, образование углеродистых отложений и износ трущихся деталей.

Фракционный состав выражает зависимость между температурой и количеством бензина, выкипающего при его нагревании. Определяется в специальном приборе разгонкой 100 мл бензина.

Температура начала кипения характеризует наличие в горючем легкоиспаряющихся фракций, во избежании излишних потерь при хранении стандартом устанавливается не ниже  350 С.

Температура перегонки 10% характеризует пусковые качества: чем ниже эта температура, тем легче пускается двигатель, тем при более низкой температуре можно пустить холодный двигатель без предварительного подогрева.

В стандартных бензинах температура перегонки 10% бензина допускается не выше температурного предела от 55 до 700 С.

Температура перегонки 50 % характеризует способность обеспечить быстрый прогрев двигателя после пуска, приёмистость двигателя, а также устойчивость работы на холостом ходу и рабочих режимах. Чем ниже эта температура, тем лучше эксплуатационные качества бензина.

Увеличение времени прогрева двигателя, связанное с повышенной температурой перегонки 50% определяет дополнительный расход горючего, износ двигателя и разжижение масла.

В стандартных бензинах температура перегонки 50% допускается не выше температурного интервала от 110 до 1150 С.

Температура перегонки 90% бензина и температура конца кипения характеризуют наличие в бензинах тяжёлых трудноиспаримых фракций.

Чем выше температура перегонки 90% бензина, тем больше в нём тяжёлых фракций. Тяжёлые фракции плохо испаряются, не полностью сгорают, стекая по стенкам цилиндров смывают масляную плёнку, а попадая в картер, разжижают масло. Всё это приводит к повышению износа двигателя, снижению его мощности и увеличению расхода топлива.

Температура конца кипения указывает на присутствие в бензине смолистых веществ, вызывающих смоло и нагарообразование в двигателе.

В стандартных бензинах температура перегонки 90% допускается не выше 1800 С, конца кипения – не выше 1950 С.

Давление насыщенных паров бензина определяют при температуре 380 С прибором Рейда. Чем выше давление насыщенных паров, тем выше пусковые свойства бензина при низких температурах, однако при этом растёт возможность образования паровых пробок в системе питания, больше потери при заправке и хранении.

Детонационная стойкость бензинов характеризует их способность противостоять детонационному сгоранию в цилиндрах двигателя.

Детонация – это процесс очень быстрого завершения сгорания в результате самовоспламенения части рабочей смеси и образования ударных волн, распространяющихся со сверхзвуковой скоростью. Детонация сопровождается резким повышением давления в камере сгорания, резкими металлическими стуками в цилиндрах, вибрацией двигателя, перегревом головок цилиндров, падением мощности двигателя, дымным выхлопом. Детонация приводит к прогоранию поршней и выпускных клапанов, перегреву и выходу из строя свечей, а при длительной интенсивной детонации – к аварийным последствиям.

Чем выше степень сжатия двигателя, тем выше его требования к детонационной стойкости бензина. Показателем детонационной стойкости бензина является октановое число.

Октановое число – это процентное содержание изооктана в эталонной смеси с нормальным гептаном, которая по своим свойствам равноценна данному топливу.

Изооктан обладает высокой, а нормальный гептан низкой детонационной стойкостью. Их октановые числа условно приняты соответственно за 100 единиц и нуль. Если, например, бензин обладает такой же детонационной стойкостью, как смесь 76% изооктана и 24% нормального гептана, то считают, что октановое число этого бензина 76.

Октановое число бензинов определяется моторным и исследовательским методами на установках ИТ-9-2 и УИТ-65. В настоящее время разработаны, также, экспресс методы определения октанового числа. Октановое число по исследовательскому методу обычно получается выше октанового числа, определённого по исследовательскому методу на величину от 4 до 10 единиц.

Детонационная стойкость бензинов повышается при производстве введением в их состав углеводородов с высокими антидетонационными свойствами, а также антидетонаторов. Наиболее эффективным антидетонатором является тетраэтилсвинец (ТЭС), который вводится при производстве в составе этиловой жидкости Р-9 и является сильнодействующим ядом. Автомобильные бензины с введённым ТЭС называются этилированными, окрашиваются в различные цвета и являются ядовитыми.

Частично компенсировать недостаточную детонационную стойкость бензина можно регулировкой угла опережения зажигания в сторону уменьшения, однако при этом может наблюдаться падение мощности, перегрев клапанов и выпускного коллектора.

Стабильность характеризует способность бензинов сохранять первоначальный уровень эксплуатационных свойств в процессе хранения, транспортирования и применения на технике.

Различают физическую и химическую стабильность.

Физическая стабильность – способность бензинов противостоять испарению лёгких фракций и выносителя этилированных бензинов, а следовательно ухудшению пусковых качеств и снижению октанового числа.

Относительной характеристикой недостаточной физической стабильности является повышение температуры начала кипения и перегонки 10%, а также снижение давления насыщенных паров бензина.

Химическая стабильность определяется способностью бензинов противостоять химическим превращениям.

При хранении бензинов, особенно в условиях повышенных температур окружающей среды, происходит окисление углеводородов, образование и накапливание смол, которые оседают в виде липкой массы на стенках топливных баках машин, покрывают распылители, диффузоры, дроссели, откладываются во впускном коллекторе, в результате чего нарушается подача и дозировка горючего.

Попадая на горячие детали двигателя (стенки камеры сгорания, электроды свечей и другие) смолы образуют нагары, которые в свою очередь увеличивают возможность возникновения детонации. При окислении этилированных бензинов наблюдается разложение тетраэтилсвинца, что сопровождается выпадением из бензина белого кристаллического осадка. Это приводит к снижению детонационной стойкости бензина и засорению системы питания двигателя.

Химическая стабильность бензина оценивается показателями:

—         индукционный период окисления;

—         содержание фактических смол.

 

Для стандартных автомобильных бензинов индукционный период составляет от 900 до 1200 минут, количество фактических смол допускается в пределах от 7 до 10 мг в 100 миллилитрах бензина, не более.

Коррозионность бензинов обуславливается содержанием в них сернистых соединений и органических кислот.

Содержание серы резко ухудшают эксплуатационные свойства бензина: усиливаются процессы коррозии металлов, смолообразования, нагарообразования, осадкообразования, снижается октановое число. В стандартных бензинах содержание серы допускается не более 0,1%.

Органические кислоты вызывают коррозию цветных металлов и способствуют образованию эмульсии бензина с водой. Показателем содержания органических кислот является кислотность. Для стандартных бензинов кислотность нормируется не более 3 мг едкого кали (КОН), потребного для нейтрализации кислот, находящихся в 10 мл бензина. Содержание водорастворимых кислот и щелочей в бензинах не допускается.

Токсичность – эксплуатационное свойство, характеризующее особенности и результаты воздействия топлива и продуктов его сгорания на человека и окружающую среду.

Наиболее токсичны этилированные бензины. Входящий в их состав тетраэтилсвинец является сильнодействующим ядом. Отравление бензином может произойти через дыхательные пути, кожу и при попадании в желудок. Весьма токсичными являются продукты сгорания бензинов. Всё это вызывает необходимость строгого соблюдения требований безопасности при работе с бензинами.

 

Марки автомобильных бензинов и порядок их применения на военной автомобильной технике

Заводами промышленности производятся следующие марки автомобильных бензинов: А-76, АИ-91, АИ-92, АИ-93, АИ-98 и А И- 95 «Экстра».

Буква «А» означает, что бензин автомобильный, цифровой индекс — октановое число, определённое по моторному или исследовательскому методам. В последнем случае к букве «А» добавляется буква «И».

Пример:

—         А-76 — автомобильный бензин с октановым числом по моторному методу 76;

—         АИ-93 — автомобильный бензин с октановым числом по исследовательскому методу 93.

 

Выпускаются этилированные и неэтилированные марки автомобильных бензинов летнего и зимнего вида, которые в практике можно отличить только по интенсивности испарения и окраске. Этилированный бензин марки АИ-93 имеет оранжево-красный цвет, этилированный А-76 – жёлтый. Неэтилированные бензины не окрашиваются.

Летние марки автобензинов применяют во всех районах, кроме северных и северо-восточных в период с 1 апреля до 1 октября, в южных районах — всесезонно. Зимние марки — для применения в северных и северо-восточных районах всесезонно, в остальных районах — с 1 октября до 1 апреля.

Для применения автомобильных бензинов на двигателях ВАТ в соответствии с приказом МО РФ 1992 года № 65 определены:

-АИ-93, ГОСТ 2084-77 (основная марка) – для двигателей ГАЗ-24-02, ГАЗ-24-03, ГАЗ-2410, ГАЗ-31-02, шасси 135ЛМ, Урал-375. Дублирующие марки бензина АИ-93 определяются инструкциями по эксплуатации заводов-изготовителей и химмотологическими картами.

-А И-95 «Экстра», ОСТ 38.01.9-75 (основная марка) – для двигателей ГАЗ-14 «Чайка». Дублирующей маркой бензина А  -95 является бензин АИ-98

-А-76 ,ГОСТ 2084-77 (основная марка) – для двигателей автомобилей УАЗ-469, УАЗ-3151 и их модификаций,ГАЗ-66, Зил-130, Зил-131, ГАЗ-53А, ГТ-СМ, ГТ-МУ.  Дублирующей маркой бензина А-76 является АИ-93.

С целью обеспечения долговечности работы двигателя и экономного  расходования горючего следует применять на машинах только марки бензинов, рекомендуемые инструкциями и соответствующими приказами.

Работа на бензине с очень высоким октановым числом может привести к обгоранию клапанов и перегреву двигателя, так как в результате снижения скорости сгорания и других факторов значительная часть смеси догорает в такте выпуска. Применение бензина с более низким, чем установлено, октановым числом приводит к детонации и, как следствие, к прогару головки блока цилиндров, увеличению износа цилиндров, поршней и колец, а иногда и к поломкам деталей кривошипно-шатунного механизма.

Следует учитывать вид применяемого бензина, так как при применении бензина летнего вида зимой будет затруднён из-за низкой испаряемости пуск двигателя, а несгоревшая часть бензина, стекая по стенкам цилиндров, будет смывать масляную плёнку, форсируя износ, а попадая в картер двигателя – разжижать масло.

При применении бензина зимнего вида летом будет наблюдаться образование паровых пробок в системе питания, ведущее к перебоям и полной остановке двигателя. Во всех случаях это скажется на потере мощности двигателя, уменьшении ресурсов его работы, перерасходе бензина.

Влияние отклонения показателей качества бензинов от требований ГОСТ 2084-77 на работу карбюраторных двигателей приведено в приложении А.

В США автомобильные бензины выпускаются следующих видов в зависимости от климатических условий: C- для холодного климата, М- для умеренного, W — для тёплого; H — для жаркого; E — для очень жаркого климата.