Автомобильные эксплуатационные материалы и экономия топливно-энергетических ресурсов
Кафедра СТЭА
Преподаватель Усольцев А.А. Степаненко А.М.
5. Автомобильные бензины
900igr.net
2. Автомобильные бензины
2
Лекция №5
Автомобильные бензины
3
Методы повышения октанового числа
Воздействие на химический состав возможно в результате применения современных технологий получения топлив — каталитического крекинга и риформинга.
Автомобильные бензины
4
Методы повышения октанового числа
В качестве высокооктанового компонента бензинов применяется метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). Введение МТБЭ в бензин в количестве 11 % позволяет получить неэтилированный бензин АИ-92 с вовлечением в него до 15...20 % низкооктановых компонентов.
Самым известным и эффективным антидетонатором является тетраэтилсвинец (ТЭС) — РЬ(С2Н5)4, который представляет собой тяжелую маслянистую бесцветную и очень ядовитую жидкость. Введение ТЭС в количестве 0,3 % повышает октановое число бензина на 15...20 единиц, что в 600 раз больше, чем при добавлении такого же количества высокооктанового углеводорода бензола.
Автомобильные бензины
5
Методы повышения октанового числа
В качестве заменителя ТЭС предложено и применяется органическое соединение на основе марганца — ЦТМ, и на основе железа — ферроцены. По своим антидетонационным свойствам ЦТМ и ферроцены не уступают ТЭС, но по токсичности они не опаснее обычных неэтилированных бензинов. Их недостатком является интенсивное образование окиси марганца или оксида железа на электродах свечей, приводящее к замыканию искрового промежутка и, следовательно, к остановке двигателя.
Автомобильные бензины
6
Методы повышения октанового числа
Одним из средств повышения октанового числа топлива является добавление в него до 2 % ароматических аминов. Например, высокоэффективной добавкой к бензину является экстралин.
Применяемый в качестве антидетонационной присадки экстралин, представляющий собой смесь производных ароматических соединений, хорошо смешивается с бензином. Смеси, содержащие до 4 % экстралина, при хранении не расслаиваются, не замерзают до -60 °С и имеют значительно повышенное октановое число
Автомобильные бензины
7
Стабильность бензинов
Физическая стабильность
Наиболее глубокие изменения свойств бензина возможны в результате двух физических процессов: нарушения однородности бензина вследствие выпадения кристаллов высокоплавких углеводородов и испарения его легких фракций.
Кристаллизация углеводородов в стандартных отечественных автомобильных бензинах происходит при очень низких температурах (ниже -60 °С). поэтому при их использовании возможна эксплуатация автомобилей в суровых зимних условиях без нарушения работы двигателей и систем питания.
Автомобильные бензины
8
Стабильность бензинов
При транспортировке и хранении бензина происходит испарение легких фракций, ухудшающее пусковые свойства бензина. Потери от испарения влияют на начальные точки разгонки бензина, его октановое число и особенно сильно на давление насыщенных паров, которое при испарении 3...4% бензина может снизиться в 2... 2,5 раза
Автомобильные бензины
9
Стабильность бензинов
Химическая стабильность
Изменение свойств бензина может произойти и вследствие химических превращений его компонентов и в первую очередь в результате окисления непредельных углеводородов, образующих смолы при длительном хранении бензина. По мере испарения бензина смолы оседают на деталях карбюратора и впускной системы двигателя. В небольших количествах они также проникают и в камеру сгорания, где вместе с несгоревшим топливом и маслом образуют нагар, оказывающий вредное влияние на работу двигателя.
Автомобильные бензины
10
Стабильность бензинов
Склонность топлив к окислению и смолообразованию при их длительном хранении характеризуется индукционным периодом — временем (выраженным в минутах), в течение которого испытуемый бензин в среде чистого кислорода появлением 0,7 МПа и при температуре 100 °С практически не подвергается окислению. Чем больше индукционный период, тем стабильнее бензин и тем дольше его можно хранить (от 6 мес. до 6 лет в зависимости от климатических условий и тары, в которой он хранится). Индукционный период обычных отечественных бензинов составляет 600...900 мин, а бензинов со знаком качества — 1200 мин.
Автомобильные бензины
11
Стабильность бензинов
Степень осмоления бензинов определяется содержанием в них фактических смол, т.е. всех смолообразующих продуктов, остающихся в стеклянном стакане после полного испарения из него в струе воздуха 25 мл испытуемого бензина.
ГОСТами нормируется содержание в бензине фактических смол и на месте его производства, и на месте потребления.
В качестве присадок к автомобильным бензинам, препятствующих их осмолению, используют древесно-смольный антиокислитель в количестве 0,050...0,015 % и антиокислитель ФЧ-16 в количестве 0,03...0,10 %.
Автомобильные бензины
12
Коррозионное воздействие бензинов на металлы
При использовании бензины соприкасаются с различными металлами и сплавами и вызывают их коррозионное разрушение. Коррозии подвергаются резервуары, трубопроводы, топливные баки, детали карбюратора и т.д. Коррозионные свойства бензинов определяются содержанием в них органических кислот, водорастворимых кислот и щелочей, а также сернистых соединений.
Автомобильные бензины
13
Коррозионное воздействие бензинов на металлы
Органические кислоты корродируют металлы значительно слабее, чем минеральные. В основном они представляют опасность для цветных металлов, и в первую очередь для свинца и цинка (особенно в присутствии воды), т.е. органические кислоты вызывают ускоренный износ вкладышей коренных и шатунных подшипников коленчатого вала, втулок верхней головки шатуна и других деталей (кроме алюминиевых). При хранении количество органических кислот в бензине в результате окисления непредельных углеводородов возрастает.
Стандартами содержание органических кислот в бензине строго ограничивается.
Автомобильные бензины
14
Коррозионное воздействие бензинов на металлы
Присутствие в бензине водорастворимых кислот и щелочей вызывает интенсивный износ деталей двигателя и коррозию деталей его системы питания. Водорастворимые кислоты в бензине могут оказаться в результате использования загрязненной тары, а щелочи еще и в результате плохой его очистки. Стандартами на автомобильные бензины не допускается наличие в них даже следов водорастворимых кислот и щелочей.
Автомобильные бензины
15
Коррозионное воздействие бензинов на металлы
Сернистые соединения бензинов условно разделяют на активные (сера, сероводород и меркаптаны) и неактивные (сульфиды, дисульфиды и т.д.). Активные сернистые соединения корродируют металл даже при низких температурах, поэтому их присутствие в бензинах недопустимо.
Неактивные сернистые соединения не корродируют металл, но при сгорании образуют коррозионно-агрессивные оксиды серы, которые, в свою очередь, растворяясь в воде, получаемой в результате конденсации водяных паров, образуют серную и сернистую кислоты. Эти кислоты и вызывают коррозию цилиндропоршневой группы двигателя.
Автомобильные бензины
16
Коррозионное воздействие бензинов на металлы
Испытание воздействия бензина на медную пластину в течение трех часов при повышенной температуре (50 °С) служит качественной пробой на присутствие в нем активных сернистых соединений. Бензин считается не выдержавшим испытание, если пластина покрывается черными, темно-коричневыми или серо-стальными пятнами.
При увеличении содержания серы в бензине с 0,05 до 1,0% износ двигателей возрастает в 1,5...2 раза.
Максимальное содержание серы в отечественных бензинах, установленное стандартом, составляет 0,10...0,05 %.
Автомобильные бензины
17
Механические примеси и вода в бензине
Согласно стандартам бензины не должны содержать механических примесей — твердых частиц органического и неорганического происхождения (почвенной пыли и грязи; продуктов коррозии заводской аппаратуры, резервуаров и трубопроводов; продуктов износа перекачивающих средств и т.д.). Попадая в двигатель, примеси увеличивают износ поршневых колец и стенок цилиндров, а также отложения нагара.
Чистота бензинов является важным фактором повышения надежности работы и долговечности двигателей.
Автомобильные бензины
18
Механические примеси и вода в бензине
Содержание воды в автомобильных бензинах также недопустимо. Наличие воды опасно прежде всего при температуре ниже 0°С, так как замерзая, она образует кристаллы, которые могут преградить доступ бензина в цилиндры двигателя. Кроме того, вода способствует осмолению бензина, так как в ней растворяется ингибитор (антиокислительная присадка), а также является основным источником коррозии топливных баков, трубопроводов и других стальных деталей системы питания.
Автомобильные бензины
19
Марки бензинов и их характеристики
Основными марками бензина, вырабатываемого в России, являются, А-80, А-92, АИ-95 и АИ-95 «Экстра». Причем автомобильные бензины выпускаются только неэтилированными с содержанием свинца не более 0,01 г на 1 дм3. Бензины изготавливаются зимнего и летнего видов.
Применение того или иного сорта бензина определяется конструктивными особенностями двигателей внутреннего сгорания, а также условиями, в которых они эксплуатируются.