ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 08.11.2023
Просмотров: 401
Скачиваний: 14
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
20 включают букву «И», например, АИ-95 — автомобильный бензин с октановым числом по исследовательскому методу не менее 95.
Разница в ОЧ, определенных по исследовательскому и моторному методам, составляет 7-10 единиц (при исследовательском методе величина 0Ч выше).
В топлива, антидетонационные свойства которых не соответствуют эксплуатационным требованиям, добавляют высокооктановые компоненты (бензол, этиловый спирт) или антидетонаторы. Самые дешевые из них — тетраэтилсвинец (ТЭС) или тетраметилсвинец (ТМС) в составе этиловой жидкости.
Тетраэтилсвинец
РЬ(С
2
Н
5
)
4
представляет собой тяжелую маслянистую бесцветную и очень ядовитую жидкость, легко растворяющуюся во всех нефтепродуктах и не растворяющуюся в воде
(плотность 1652 кг/м
3
, температура кипения 200 0
С). Тетраметилсвинец
РЬ(СН
3
)
4
имеет более низкую температуру кипения (110 °С) и более высокое давление насыщенных паров. В чистом виде тетраэтилсвинец не применяют, так как это приводит к отложению окислов свинца в камере сгорания, на клапанах и поршневых кольцах и даже выходу двигателя из строя. Поэтому в бензин вводят этиловую жидкость, представляющую собой смесь ТЭС с выносителями и красителями. В зависимости от химического состава бензина при добавлении этиловой жидкости ОЧ увеличивается на 8-12 единиц. Наибольший эффект дает добавление антидетонатора в количестве 0,5-1,0 г/кг топлива.
Этилированные бензины являются источником свинцовых загрязнений окружающей среды и препятствием к использованию каталитических систем нейтрализации отработавших газов на автомобилях, так как их каталитическая основа быстро разрушается оксидами свинца. Поэтому, несмотря на высокие антидетонационные свойства ТЭС, поиск и разработка новых, в частности, менее токсичных антидетонаторов продолжается.
Антидетонационная присадка на основе метилтретичнобутилового эфира (МТБЭ) не ядовита, отличается более высокой теплотой сгорания, хорошо смешивается с бензином в любых соотношениях, не агрессивна к конструкционным материалам. При добавке 10 % МТБЭ октановое число бензинов повышается на 2,1-5,8 единиц (по исследовательскому методу), при добавке 20 % — на 4,6-12,6 единиц.
Кроме того, при введении МТБЭ в бензин в количестве 11 процентов минимальная температура холодного пуска двигателя снижается на 10-
12 °С. Максимально допустимое содержание МТБЭ (ТУ 38.103704-90) или его смеси «Фетерол» (ТУ 301-03-130-93) в отечественных бензинах составляет 15 %.
21
В качестве антидетонационных присадок применяют также составы, содержащие марганец и железо. Они имеют высокие антидетонационные свойства и менее токсичны по сравнению с ТЭС.
Однако бензины с марганцевыми антидетонаторами (ЦТМ, МЦТМ) образуют повышенные отложения на поверхностях свечей зажигания и катализаторах дожигателя, снижая эффективность их работы. Кроме того, соединения марганца при вдыхании обладают нейротоксичным действием и при массовом применении в местах скопления автомобилей на закрытых стоянках или в ремонтных зонах могут превысить предельно допустимую концентрацию. Поэтому их применение ограничено Межведомственной комиссией (МВК) при Госстандарте РФ по времени и не должно носить массового характера. Стандартом на автомобильные бензины ГОСТ Р 51105-97 предусмотрена выработка бензина «Нормаль-80» и «Регуляр-91» с содержанием марганца со- ответственно 50 и 18 г/дм
3
Железосодержащие присадки
(ферроцены) не токсичны, сравнительно дешевы и эффективны, но вызывают повышенный износ деталей двигателей, интенсивное нагарообразование и отложение лаковых пленок. При концентрациях ферроценов до 40 мг/кг интенсивность изнашивания деталей снижается, но остается выше, чем при использовании бензинов без присадки. К применению допущены антидетонаторы на основе ферроцена при содержании железа в бензи- нах всех марок не более 37 мг/дм
3
В таблице
2 приведены наиболее распространенные антидетонационные присадки к топливам.
Таблица 2
Антидетонационные присадки к бензину
Наименование присадки
Количество присадки на
1т топлива для повышения ОЧ бензина на 1 единицу, кг
Максимальное увеличение октанового числа
(ОЧ) бензина при допустимой концентрации присадки в топливе, ед.
Этиловая жидкость
0,07 8
МТБЭ или «Фетерол»
30 4,5
Присадка МЦТМ
0,1 5
Добавка АДА
2,5 6
Добавка АвтоВЭМ
1,25 8
Добавка Феррада
1,33 7,5
22
Исходя из постоянно возрастающих требований к надежности и экологическим характеристикам двигателей, этилированный бензин признан не соответствующим по техническому уровню стандарту EN
228, и его производство в России и других странах мира прекращено.
Применение бензинов с металлосодержащими присадками рассматривается как временная альтернатива этилированным бензинам.
Производство высококачественных неэтилированных бензинов позволит отечественной промышленности освоить выпуск и оборудовать все выпускаемые автомобили с бензиновыми двигателями каталитическими нейтрализаторами отработавших газов, что значительно снизит концентрации в них токсичных компонентов.
Несоответствие марки (октанового числа) бензина параметрам двигателя может вызвать детонационное сгорание топливной смеси, сопровождаемое характерным металлическим стуком, повышением дымности отработавших газов и температуры в цилиндрах двигателя.
Детонация влечет за собой аварийные поломки деталей двигателя: прогар клапанов, разрушение поршней, пробой прокладки головки блока цилиндров. Поэтому при вынужденной заправке автомобиля низкооктановым бензином можно двигаться только с небольшой скоростью и на пониженных передачах, не допуская интенсивных разгонов и высоких нагрузок на двигатель.
Эффективно повысить ОЧ бензина можно введением в топливо специальных добавок (октан-корректоров, октан-бустеров), имеющихся в продаже (рис. 4.).
Рисунок 4 – Препараты октан-корректоры
23
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14
2.4 ВЛИЯНИЕ КОНСТРУКТИВНЫХ И ЭКСПЛУТАЦИОННЫХ ФАКТОРОВ,
СОСТАВА ТОПЛИВА НА ПРОЦЕСС ГОРЕНИЯ
На характер сгорания топлива влияют следующие конструктивные факторы: степень сжатия, форма камеры сгорания, расположение и количество искровых свечей, материал поршней, головки блока и гильз.
Одним из путей повышения экономичности двигателя, и вместе с тем снижения их удельной массы, увеличения литровой мощности является повышение степени сжатия.
Однако беспредельно повышать степень сжатия нельзя, предельное ее значение равно 10 ... 12 ед. Дальнейшее увеличение е приведет к возрастанию стоимости двигателя, требуется топливо с более высоким октановым числом, а это вызывает значительное увеличение давления и температуры в конце такта сжатия, что способствует самовоспламенению топлива.
Другим способом повышения мощности и экономичности двигателя является применение надува. Однако, из за резкого повышения давления и температуры рабочей смеси требуется топливо с более высокой детонационной стойкостью.
Уменьшить детонацию можно снижением температуры рабочей смеси, что достигается более интенсивным охлаждением. Этому способствует более совершенная конструкция камеры сгорания, использование металла с большей теплопроводностью.
На характер сгорания оказывает влияние также и диаметр поршня, место расположения и число искровых свечей. Так, увеличение диаметра цилиндра или применение только одной свечи, возрастает время сгорания рабочей смеси, а в несгоревшей ее части резко повышается давление, что увеличивает возникновение детонации.
В качестве эксплутационных факторов влияющих на процесс сгорания рабочей смеси, следует отметить:
-угол опережения зажигания;
-коэффициент избытка воздуха;
-нагарообразование в камере сгорания;
-частота вращения коленчатого вала.
Одним из главных факторов влияющих на сгорание рабочей смеси является качество используемого топлива, которое характеризуется детонационными свойствами.
2.5 СТАБИЛЬНОСТЬ ТОПЛИВА
Под стабильностью топлива понимают его способность сохранять свойства в допустимых пределах для конкретных эксплуатационных
24 условий. Стабильность топлив зависит от их физико-химических свойств (плотности, вязкости, температуры кипения, углеводородного состава), наличия различных примесей и др. В эксплуатационных условиях, когда топливо подвергается воздействию таких внешних факторов, как кислород воздуха, нестабильная температура, загрязнение влагой и механическими примесями, ухудшаются его фракционный и химический состав. Условно различают физическую и химическую стабильность топлива, учитывая, что при изменении некоторых его физических свойств в нем могут возникнуть изменения химического порядка и наоборот.
Физическую стабильность топлива определяют как его способность сохранять фракционный состав (изменения вызываются потерей наиболее низкокипящих фракций в результате их испарения) и однородность.
Физическую стабильность бензина оценивают по давлению насыщенных паров и наличию легких фракций. Недостаточная физическая стабильность бензина обуславливает высокую его испаряемость.
Конструкция топливных баков должна исключать возможность свободного сообщения их внутреннего объема с атмосферой. Для исключения испарения топливные баки защищают от прямых солнечных лучей элементами конструкции автомобиля или специальными экранами. Это позволяет снизить их нагрев солнечными лучами и теплом от двигателя.
Физическую стабильность топлива оценивают и контролируют, периодически определяя плотность, фракционный состав, давление насыщенных паров, температуру помутнения и кристаллизации и другие показатели.
Содержание ароматических углеводородов в топливе допускается в ограниченных количествах. Это связано с их высокой по сравнению с другими углеводородами гигроскопичностью. К тому же некоторые из них, например, бензол, способны выкристаллизовываться из топлива при повышенных температурах.
Химическая стабильность оценивается способностью топлива сохранять без изменений свой химический состав.
В условиях длительного хранения некоторые из соединений
(сернистые, кислородные, азотистые и металлоорганические) могут вступать в реакции окисления, полимеризации и конденсации. Такие отрицательные явления, как окисление и осмоление бензинов, выпадение осадка антидетонатора, обуславливаются недостаточной химической стабильностью топлива.
25
Содержание фактических смол является показателем уровня химической стабильности бензинов и нормируется стандартами.
Данный показатель качества бензина определяют испарением горячим воздухом определенного количества топлива (100 мл) при повышенной температуре (для бензина 150 °С, для дизельного топлива
250 °С) по остатку фактических смол (в мг), полученному после испарения.
Так как входящие в состав топлива углеводороды бесцветны, то его окраска в желто-коричневые цвета объясняется наличием в нем смолистых веществ, причем, чем больше в топливе этих веществ, тем интенсивнее окраска. Поэтому наличие смол в топливе можно определить визуально по его цвету.
При содержании фактических смол в топливе в пределах, допускаемых стандартами (5 мг/100 см
3
), в двигателях, работающих на нем, длительное время не происходит повышенного смоло- и нагарообразования. Если содержание смол в 2-3 раза выше нормы, что при эксплуатации автомобилей бывает часто, то ресурс двигателя снижается на 20-25 %, кроме того, возникают такие дефекты, как зависание клапанов, залегание поршневых колец и др.
Рисунок 5 - Зависимость содержания продуктов окисления в бензине от
времени (индукционный период)
Индукционный период топлива позволяет оценить способность бензина сохранять свой состав неизменным при соблюдении условий транспортирования, хранения и использования.
Этот показатель определяют по времени (в минутах) от начала
26 окисления бензина до активного поглощения им кислорода в лабораторной установке (герметичном сосуде) при искусственном окислении бензина (температура 100±1 "С в атмосфере сухого и чистого кислорода при давлении 0,7 МПа).
После того, как время окисления превысит индукционный период, в бензине начинается значительное накопление смол и других продуктов окисления, что приводит к недопустимому ухудшению эксплуатационных свойств бензина (рис. 1.3).
Для повышения химической стабильности бензинов в них вводят антиокислительные присадки
(ингибиторы): древесносмоляной антиокислитель ДСА (0,05-0,15 %), смесь фенолов ФЧ-16 (0,03-0,10 %), синтетические ингибиторы ионол (0,03-0,10 %) и агидол-12 (до 0,3 %).
2.6 ПРОТИВОКОРРОЗИОННЫЕ СВОЙСТВА
Под коррозией понимают самопроизвольное разрушение твердых тел, вызванное химическими и электрохимическими процессами, развивающимися на поверхности тела при его взаимодействии с внешней средой. Коррозия металлов происходит вследствие их взаимодействия с химически активными веществами, содержащимися в природных и технологических средах.
Топливо вызывает коррозию металлов и в жидком, и в газообразном состоянии, когда образуется горючая смесь. Кроме того, на коррозию влияют и продукты сгорания. Минимальное коррозионное воздействие на металлы деталей двигателя является одним из основных требований, предъявляемым к автомобильным бензинам.
Коррозии подвергаются топливные баки, трубопроводы, детали топливоподающей системы двигателя, а также резервуары для хранения и цистерны, используемые при транспортировании бензина.
Способствует этому наличие в топливе коррозионно-агрессивных соединений: водорастворимых (минеральных) кислот и щелочей, активных сернистых соединений, воды, органических кислот и др.
Водорастворимых кислот и щелочей в бензинах быть не должно.
Однако при транспортировании и хранении в топливо могут попасть соединения серной кислоты, едкого натра, сульфокислот и других веществ, вызывающих сильную коррозию цветных и черных металлов.
Практически всегда в топливе содержатся органические соединения кислого характера (нафтеновые кислоты и фенолы). Они наиболее активны по отношению к цветным металлам (свинец, цинк), причем с повышением температуры их активность возрастает, а с увеличением молекулярной массы
— уменьшается.
При наличии кислых