Какой бензин для лучше

Бензин представляет собой смесь углеводородов, имеющих температуру кипения от 30 до 205 °С. Помимо углеводородов в составе бензина могут содержаться примеси, такие как азот, сера и кислород.

В конце XIX века единственным способом применения бензина было использование его в качестве антисептического средства и топлива для примусов (использование керосина в качестве топлива для примусов было запрещено ввиду пожарной опасности, с этой целью ограничивалась снизу температура кипения керосина). В основном из нефти отгоняли только керосин, а все остальное утилизировали. После появления двигателя внутреннего сгорания бензин стал одним из главных продуктов нефтепереработки. Бензин получают из сырой нефти. По своему составу бензины являются смесями различных органических веществ, состоящих в основном из молекул с пятью, шестью, семью и восемью атомами углерода, которые химически соединены, или, как говорят, насыщены атомами водорода. Каждое из этих соединений обладает индивидуальными свойствами, определяющими качество топлива. Эти свойства зависят от числа и структуры атомов, входящих в образование молекул углеводородов.

Самая простая молекула углеводорода — это метан с одним атомом углерода и четырьмя водорода. Как только к молекуле добавляется один атом углерода, молекулярная цепочка становится более длинной, вместе с этим изменяются ее свойства, а значит и применение.

Короткие молекулярные цепочки имеют газы, жидкое топливо, как правило, это от семи до одиннадцати атомов углерода; если же молекулярная цепочка еще длиннее, то в этом случае топливо практически невозможно использовать в ДВС с традиционной системой зажигания.

Рафинация использует дистилляцию и другие химические методы. Эти процессы превращают углеводороды в газы (метан, пропан, бутан) и жидкости (бензин, дизель, масла).

Короткие молекулярные цепочки выпариваются на верхних уровнях ректификационной установки, а длинные, более тяжелые (бензин, дизель, смазывающие масла, гудрон, битум) — на нижних. Технология ректификации в своем развитии дошла до момента, когда стало возможным получить на выходе один или два определенных продукта. Появилась возможность выбирать, какой именно целевой продукт получать — это может быть только сырьевое масло, или только бензин, или другие продукты нефтехимии. Требования рынка диктуют, какие конечные продукты должны быть получены.

Бензин должен удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации: иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах; иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя; не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать разрушительного воздействия на детали топливной системы и емкости для его хранения и т. д. В последние годы важным требованием к топливам стала их экологическая безопасность.

Автомобильные бензины одной марки, изготовленные на разных предприятиях, имеют несколько различающийся состав, что связано с различным набором технологического оборудования. Однако они должны соответствовать нормативной документации (ГОСТам, ТУ). Усредненный компонентный состав бензинов разных марок приведен в таблице.

Усредненный компонентный состав бензинов разных марок

Усредненный компонентный состав бензинов разных марок

Базовым компонентом для выработки автомобильных бензинов обычно являются бензины каталитического риформинга или каталитического крекинга. Бензины каталитического риформинга характеризуются низким содержанием серы, в их составе практически отсутствуют олефины, поэтому они высокостабильны при хранении. Однако повышенное содержание в них ароматических углеводородов с экологической точки зрения является лимитирующим фактором. К их недостаткам также относится неравномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. В составе бензинового фонда России доля компонента каталитического риформинга превышает 50 %.

Бензины каталитического крекинга характеризуются низкой массовой долей серы, октановыми числами по исследовательскому методу 90—93 единицы. Содержание в них ароматических углеводородов составляет 30—40 %, олефиновых — 25—35 %. Они обладают относительно высокой химической стабильностью (индукционный период 800—900 мин). По сравнению с бензинами каталитического риформинга, для бензинов каталитического крекинга характерно более равномерное распределение детонационной стойкости по фракциям. Поэтому в качестве базы для производства автомобильных бензинов используется смесь компонентов каталитического риформинга и каталитического крекинга. Для достижения большей эффективности работы двигателя в бензин добавляют различные присадки.

Разные присадки используют в зависимости от времени года, чтобы скорректировать испаряемость.

Другие присадки оказывают влияние на октановое число. Наиболее часто октановое число повышают, вводя в бензин антидетонаторы — вещества, добавляемые в топливо в небольшом количестве для повышения детонационной стойкости. Действие антидетонационной присадки основано на замедлении процесса образования гидроперекисей и перекисей и/или их расщепления.

Различные нефтяные компании используют свои присадки для чистящего эффекта, а также придания топливу дополнительных свойств для конкурентных преимуществ.

Воздух состоит в основном из азота — приблизительно 78 %, следующая доля за кислородом — -21 %, остальную часть (1,25 %) образуют инертные газы: аргон, гелий, неон и др.

Двигателю для процесса горения требуется только кислород. Желательно добиться, чтобы молекулы углеводорода реагировали при сгорании только с кислородом. На практике этого достигнуть невозможно, так как часть азота из воздуха реагирует с кислородом: на это тратится полезная энергия, и азотные окислы являются загрязнителями окружающей среды.

Если бы удалось создать ДВС с КПД 100 %, это означало бы получение огромной мощности на выходе, так как вся тепловая энергия, освобождаемая в процессе сгорания, преобразовывалась бы в полезную мощность, и не требовалось бы охлаждение двигателя. При реакции бензина с кислородом в идеальных условиях получаются только углекислый газ и вода, что является по сути лишь другой комбинацией атомов. При этом выделяется большое количество тепловой энергии. Единственная возможность осуществления этого на практике — смешивать топливо в карбюраторе с чистым кислородом.

Один галлон (примерно 4,55 л) бензина эквивалентен ~125 000 БТЕ, или 36,5 кВт энергии. Это примерно столько же, сколько выделяет 1,5 кВт обогреватель, работая на полную мощность в течение целого дня.

Октановое число — показатель сопротивляемости топлива самовоспламенению под давлением. Топливо с более высоким октановым числом не дает больше энергии и больше мощности, но будет препятствовать детонации в двигателе с высокой степенью сжатия или при работе двигателя в режиме динамического опережения зажигания для увеличения мощности. В частности, турбированные двигатели могут быть очень чувствительны к октановому числу топлива.

Более сложные и разветвленные молекулы помогают поднять октановое число, так как они труднее расщепляются в процессе горения. Очень долго тетраэтилсвинец был основным химическим соединением, использующимся для повышения октанового числа в бензине. Так как соединения свинца несут повышенный риск для здоровья и наносят вред окружающей среде, со временем и с ужесточением экологических норм формула бензина претерпела изменения.

Бензины марок АИ-95 и АИ-98 чаще всего получают с добавлением кислородсодержащих компонентов: метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) или его смеси с трет-бутиловым спиртом (ТБС), получившей название фэтерол — торговое название «Октан-115». Недостаток всех этих компонентов заключается в том, что при повышенной температуре эфир из бензина улетучивается, что вызывает уменьшение октанового числа бензина.

Наиболее часто октановое число повышают, вводя в бензин антидетонаторы. Действие антидетонационной присадки основано на замедлении процесса образования гидроперекисей и перекисей и/или их расщепления.

В качестве антадетонатора до недавнего времени в основном использовался тетраэтилсвинец (ТЭС) — густая бесцветная ядовитая жидкость; плотность — 1659 кг/м3; температура кипения — 200 °С; легко растворяется в нефтепродуктах и не растворяется в воде. ТЭС тормозит образование перекисных соединений в топливе, что уменьшает возможность возникновения детонации. Применять тетраэтилсвинец в чистом виде нельзя, так как образующийся металлический свинец осаждается в виде нагара на стенках цилиндра, поршня и вызывает отказ двигателя. Поэтому ТЭС добавляют в бензин в смеси с выносителями свинца, образующими с ним при сгорании летучие вещества, которые удаляются из двигателя вместе с отработавшими газами. В качестве выносителей применяют вещества, содержащие бром или хлор. Смесь ТЭС и выносителя, которая применяется как антидетонатор, называется этиловой жидкостью, а бензины — этилированными. Этилированный бензин очень ядовит и требует повышенных мер безопасности. Этилирование позволяет поднять октановое число на 5—10 пунктов. Наиболее эффективно добавление ТЭС до 0,5—0,8 г на 1 кг бензина. При более высокой концентрации повышается токсичность, а детонационная стойкость возрастает незначительно. ТЭС очень ядовит, может проникать в кровь человека через поры кожи и постепенно накапливаться, а также попадать в организм через дыхательные пути, вызывая тяжелые заболевания. Даже небольшие дозы ТЭС в пище вызывают смертельные отравления. Свинцовые соединения, удаляющиеся из двигателя с выхлопными газами, оседают на почве и придорожной растительности. Если в топливе содержится сера, то эффективность ТЭС резко снижается, поскольку образуется сернистый свинец, препятствующий разложению перекисей. Антидетонаторы на основе ТЭС в Российской Федерации запрещены, так как ГОСТ Р 51105-97 предусматривает выпуск только неэтилированных бензинов.

Наиболее эффективны из неядовитых марганцевые антидетонаторы.

В качестве присадок к топливу широко используют спирты.

В недалеком прошлом в этих целях в виде присадки применяли метиловый спирт, он же метанол, самый простой вид спирта: он легкий, легковоспламеняемый. Его можно производить из сырой нефти, но метанол — яд для живого организма.

Этиловый спирт, или этанол, производится брожением крахмала, сахара и других растительных углеводов. Это тип спирта, который применяют для производства алкогольных напитков. Он также повышает октановое число и поглощает влагу из воздуха или непосредственно при вступлении в контакт с водой. К тому же он экологически безвреден.

Изопропиловый спирт не пригоден для употребления. Он также используется как антифриз. Другое его применение — в качестве промышленного растворителя, добавок для косметических средств и чаще всего в качестве медицинского дезинфицирующего средства.

Все эти соединения содержат водород и углерод и становятся спиртом благодаря добавлению атома кислорода. Именно по этой причине спирт может быть использован как средство для добавления кислорода к бензину химическим способом, а также в качестве чистого топлива без бензина.

Когда в камеру сгорания поступает меньшее количество топлива, обороты двигателя увеличиваются, а охлаждающий эффект горячих внутренних поверхностей двигателя от испарения топлива снижается. Это может вызвать задиры поршня, несмотря на то, что двигатель герметичен и крыльчатка маховика в порядке. Такие последствия может вызвать и этанол, если его концентрация в бензине более 10 %, или если двигатель настроен на максимально возможные параметры при использовании обычного бензина, или если сепарация фаз привела к прохождению через карбюратор воды/этанола.

Этанол может и косвенно привести к обеднению режима работы, если растворенные примеси будут приводить к засорению каналов карбюратора. Таким образом, этанол в топливе может быть либо прямой, либо косвенной причиной поломки двигателя.

Как только катализатор разогревается, это вызывает химическую реакцию кислорода с углеводородом: происходит его догорание.

Катализатор способствует реакции окисления благодаря нагреву и присутствию кислорода — реакция обычно начинается при температуре -150 °С.

Катализатор можно упрощенно понимать как «дожигатель». Катализатор не влияет на экономию топлива или производительность двигателя. Он оказывает воздействие на тот углеводород, который не сгорел и покинул камеру сгорания, а затем оказался в глушителе. Важно, чтобы рабочая смесь не была переобогащенной, иначе возможен перегрев катализатора.

Если двигатель правильно настроен и рабочая смесь не слишком богатая, с помощью катализатора можно сократить эмиссию максимум до 70 %. У двигателя с катализатором меньше вредная эмиссия, но топлива расходуется не меньше.

Но катализатор увеличивает и вес, и стоимость агрегата.

  Поддержите проект Энциклопедия строительства и ремонта, подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *