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.

Если рассматривать вопрос о том, из чего делают бензин, то, конечно, многие сразу могут сказать, что из нефти. Это утверждение верно, однако это лишь верхушка айсберга, а реальный процесс производства топлива гораздо сложнее.

Бензин на нефтезаводах

Итак, сразу стоит сказать, что процесс производства - это длительный, требующий терпения и знания химии процесс.

Производством бензина в России занимаются 32 Такое количество промышленных мощностей позволяет Российской Федерации поддерживать высокую марку топлива. Из чего делают бензин? Конечно же, начальным сырьем для производства этого является сырая нефть. Для примера можно взять нефти. Чтобы было понятнее, 1 баррель - это 159 литров. Также важно отметить, что при переработке сырой нефти ее объем постоянно увеличивается и достигает 168 литров. В итоге из этого объема можно получить следующее количество топлива:

• 102 литра обычного бензина.
• 30 литров дизельного топлива.
• 25 литров топлива, используемого авиацией.
• 11 литров нефтезаводского газа, который получается путем перегонки нефти.
• 10 литров вторичного продукта - нефтяного кокса.

Как делают бензин

Для того чтобы получить топливо, необходимо провести некоторое количество операций с сырой нефтью. Все дело в том, что начальный продукт состоит из смеси различных углеводородов. Также важно понимать, что каждая молекула этого вещества содержит различное количество именно атомов углерода. Если объяснять просто, то каждая из этих молекул имеет свой рост и вес.

Чтобы получить молекулы бензина, которые являются наиболее простыми и легкими, необходимо нагревать сырую нефть до тех пор, пока более сложные и тяжелые частицы не разорвутся до более простых - бензиновых. Другими словами, если отвечать на вопрос о том, как делают бензин, можно сказать, что его получают путем термообработки сырой нефти. Однако к этому процессу стоит добавить еще некоторые более мелкие процессы, вроде очистки и переработки.

Процесс производства

Если ответить на вопрос о том, из чего делают бензин, простым ответом - из нефти, то это не совсем верное утверждение, так как в этом топливе имеются и некоторые примеси, однако об этом позже.

Для получения топлива в первичном виде необходимо подвергнуть сырье первичной обработке. Под этой обработкой понимают очистку нефти от солей, а также примеси воды. Эти процессы осуществляются под воздействием электрического поля. Результатом этой процедуры является отделение воды от нефти, а также обессоливание до необходимого показателя. После окончания этой процедуры переходят к термической обработке нефти. Именно после таких процедур получаются такое топливо - бензин, газ, дизель.

Далее следует процедура каталитического риформинга. В течение именно этой процедуры полученный бензин после первичной обработки превращают в топливо, характеризующееся высоким октановым числом. Однако такие как 92-й или 95-й, получают путем смешивания разных компонентов, которые были получены в результате разных процессов переработки сырой нефти.

Октановое число

Если с вопрос о том, из чего делают бензин, стало все более-менее понятно, то, что такое октановое число знают совсем немногие. Всем известно, что название каждой марки бензина содержит буквенное, а также цифровое обозначение. Такие буквы, как А или же АИ, и указывают на метод определения октанового числа. А - моторный процесс, АИ - исследовательский. А вот цифры, которые идут после, и показывают на количественное содержание октанового числа в топливе.

Всем известно, что и нефть, и бензин - взрывоопасные вещества. Так как бензин из нефти получается путем ее переработки, то это свойство никуда не девается. Октановое число указывает на стойкость топлива к детонации. Другими словами, чем оно выше, тем выше безопасность марки топлива. Однако стоит понимать, что показатель этот относительный, и любая искра все равно станет причиной взрыва.

Основные свойства бензина

К основным свойствам бензина можно отнести такие его характеристики, как химический состав, а также способности к испарению, горению, воспламенению. Кроме этого можно еще выделить стойкость к детонации и активность коррозии.

Важно знать, что все физические и химические свойства бензинового топлива будут изменяться в зависимости от того, какое количество углеводородов и каких именно углеводородов в нем содержится. Для более наглядного примера можно взять за основу температуру замерзания для бензина. При обычной обработке показатель замерзания этой жидкости составляет -60 градусов по Цельсию. Однако при использовании дополнительных компонентов, эта цифра может достигать -71 градуса по Цельсию. Температура же испарения бензина - это 30 градусов. Чем выше поднимается этот показатель, тем быстрее будет происходить испарение. Также важно отметить, что количество паров топлива от 74 граммов до 123 граммов и более на один кубический метр уже будут образовывать взрывоопасную смесь.

Химические свойства

Для того чтобы рассматривать химические свойства и их стабильность у бензина, необходимо основываться на важнейшем показателе - времени, которое эти свойства остаются неизменными. Этот показатель является наиболее важным, так как при длительном хранении топлива наиболее легкие углеводороды начинают испаряться, что сильно снижает эксплуатационные характеристики жидкости в целом. По государственным стандартам Российской Федерации следует, что химический состав любой марки бензина от 92-й до 98-й оставался без изменений в течение пяти лет. Данный срок прописан с учетом хранения взрывоопасного топлива по всем правилам.

Мини-НПЗ

В настоящее время вопрос с производством и покупкой топливо стоит достаточно остро, так как ресурсы истощаются, а из-за этого цена на этот продукт все время увеличивается. В свете этих событий возникает вопрос, что же выгоднее покупать - бензин и другое топливо - или производить его самостоятельно. Важно понимать, что для большинства предприятий и компаний и расходы на топливо являются наиболее обширными. Именно в такой ситуации многие и приходят к рассмотрению идеи о мини-НПЗ. Этот вариант не кажется таким уж плохим, особенно если учитывать стоимость топлива и стоимость мини-НПЗ. Приобрести такой мини-завод может практический каждый крупный предприниматель, что уже говорить о, допустим, регионе целой страны.

Виды НПЗ

В настоящее время на рынке можно приобрести мини-завод по переработке нефти практически любого типа. Это является наиболее важным критерием, так как эксплуатировать эти промышленные мощности приходится в самых различных климатических условиях. По этой причине рынок насыщен самыми разными видами НПЗ. Присутствуют любые экземпляры, начиная от жаровыносливых и коррозионностойких, до "арктических" установок. Большой выбор среди мини-НПЗ позволяет осуществлять переработку сырого продукта практически в любых условиях.

Стоит отметить, что сами по себе также могут работать на разном топливе. Для их функционирования можно использовать природный или сжиженный газ, дизельное топливо, мазут, сырую нефть. Такой выбор топлива для работы самой фабрики предоставляет широкий спектр возможностей для эксплуатации объекта, а также позволяет удовлетворить какие-либо индивидуальные предпочтения по выбору рабочего горючего продукта.

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/см 3 , 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.

Дисциплина: материаловедение

Тема: Физико-химические свойства бензина

Введение

Отечественные легковые автомобили и автобусы, а также большинство грузовых автомобилей имеют карбюраторные двигатели. Топливом для этих двигателей служит автомобильный бензин.

Основные технико-экономические требования к бензинам сводятся к следующему:

Бензин должен обеспечивать безотказную работу автомобильного двигателя на всех режимах и во всех практически встречающихся условиях эксплуатации;

Двигатель должен развивать предусмотренную для него мощность при минимальном расходе бензина;

Бензин должен обеспечивать минимальные износы двигателя, трудовые и материальные затраты на ремонт и техническое обслуживание двигателя;

Качество бензина не должно ухудшаться при транспортировании, хранении и использовании;

Обращение с бензином не должно вызывать повышенной опасности для персонала, занимающегося эксплуатацией, техническим обслуживанием и ремонтом автомобилей.

Исходя из названных выше требований устанавливается соответствие бензина данным конкретным условиям и возможность его применения.

Физико-химические свойства

Соответствие бензина перечисленным требованиям зависит, прежде всего, от его физико-химических свойств, которые определяются рядом показателей. Основные показатели физико-химических свойств бензинов указываются в стандарте или в технических условиях на бензин данной марки.

Приведенные показатели могли бы значительно изменяться в зависимости от природы нефти, способов ее переработки и очистки бензина. Стандартизация основных показателей физико-химических свойств обеспечивает одно и то же качество бензина данной марки.

Фракционный состав, давление насыщенных паров, детонационная стойкость, а также содержание механических примесей и воды в бензине определяют способность данного бензина образовывать бензино-воздушную смесь нужного состава при различных условиях работы двигателя, в том числе при низких и высоких температурах, минимальных и максимальных числах оборотов коленчатого вала, при приоткрытом или полностью открытом дросселе, т. е. определяют карбюрационные качества бензина, от которых зависит безотказность работы двигателя.

От них зависят также быстрота и полнота сгорания бензино-воздушной смеси в цилиндрах двигателя, возможность работы двигателя на наиболее экономичных режимах, т. е, мощность, развиваемая двигателем, и количество расходуемого при этом бензина.

Фракционный состав устанавливает зависимость между количеством топлива (в % по объему) и температурой, при которой оно перегоняется. Для характеристики фракционного состава в стандарте указывается температура, при которой перегоняется 10, 50 и 90 % бензина, а также температура конца его перегонки, иногда и начала.

Применение бензина с высокой температурой конца перегонки приводит к повышенному износу цилиндров и поршневой группы вследствие смывания масла со стенок цилиндров и его разжижения в картере, а также вследствие неравномерного распределения рабочей смеси по цилиндрам.

Давление насыщенных паров характеризует испаряемость головных фракций бензинов, и в первую очередь их пусковые качества. Чем выше давление насыщенных паров бензина, тем легче он испаряется и тем быстрее происходит пуск и нагрев двигателя. Однако если бензин имеет слишком высокое давление насыщенных паров, то он может испаряться до смесительной камеры карбюратора.

Это приведет к ухудшению наполнения цилиндров, возможному образованию паровых пробок в системе питания и снижению мощности, перебоям и даже остановке двигателя.

Поэтому давление насыщенных паров бензина устанавливается таким, чтобы при хорошем его испарении не образовывались паровые пробки в системе питания двигателя.

При оценке испаряемости бензина необходимо наряду с давлением насыщенных паров учитывать его фракционный состав.

Октановое число характеризует детонационную стойкость бензина, являющуюся важнейшим его эксплуатационным качеством.

Детонационная стойкость бензина оценивается октановым числом, указываемым в стандартах или технических условиях в числе важнейших физико-химических свойств бензина. Показатель октанового числа входит и маркировку бензина. Октановое число бензина численно равно процентному (по объему) содержанию изооктана в такой смеси с нормальным гептаном, которая равноценна по детонационной стойкости испытуемому бензину.

Чем выше октановое число, тем более стоек бензин перед детонацией и тем лучшими эксплуатационными качествами он обладает.

При сопоставимых условиях бензины с более легким фракционным составом имеют более высокое октановое число. Лучше противостоят детонации бензины, в которых преобладают ароматические углеводороды, затем следуют нафтеновые, и наименьшая детонационная стойкость у бензинов, состоящих в основном из нормальных парафиновых углеводородов.

Наличие в бензине сернистых соединений и смолистых веществ понижает его октановое число, поэтому содержание их в бензине строго контролируется.

Детонация чаще всего возникает при работе прогретого двигателя на полной нагрузке при небольшом числе oборотов коленчатого вала. Возникновению детонации способствует ухудшение охлаждения двигателя (нагар, накипь, пробуксовка ремня вентилятора и др.), увеличение открытия дросселя, уменьшение числа оборотов коленчатого вала двигателя, увеличение угла опережения зажигания.

Изменяя режим работы двигателя, можно предотвратить или прекратить уже начавшуюся детонацию

Октановое число бензина повышается путем добавления к бензину высокооктановых компонентов или присадок-антидетонаторов.

Механические примеси в бензине не допускаются. Они приводят к засорению топливных фильтров, топливопроводов, жиклеров, что нарушает нормальную работу двигателя, увеличивает износ цилиндров и поршневых колец,

Наличие воды в бензине также исключено. Она опасна прежде всего при температуре ниже 0°С, так как, замерзая, образует кристаллы, которые могут преградить доступ бензина в цилиндры двигателя; она способствует осмолению бензина, а также вызывает коррозию топливных баков и резервуаров.

На безотказную работу двигателя, развиваемую им мощность и расход бензина кроме рассмотренных свойств оказывают некоторое влияние и другие физико-химические свойства. Так, развиваемая двигателем мощность зависит от теплоты сгорания топлива. В то же время у применяемых марок бензинов теплота сгорания практически различается незначительно.

Для автомобильных бензинов не нормируются вязкость и плотность. Фактическое отклонение вязкости и плотности бензинов одной марки не вызывает необходимости изменять регулировку и режим работы двигателя для разных партий бензина. Однако в этом может возникнуть необходимость при переходе на летний или зимний период эксплуатации или на бензин другой марки.

Плотностью бензина называется его масса, содержащаяся в единице объема. Чаще всего плотность определяется нефтеденсиметром при 20°С. С понижением температуры вязкость и плотность возрастают. Увеличение вязкости уменьшает пропускную способность жиклеров, а с повышением плотности увеличивается количество одного и того же объема бензина, поступающего через жиклеры,

Автохозяйства получают бензин с нефтебаз в весовых единицах (кг), а при заправке автомобилей через заправочные станции (бензоколонки) замер производится в объемных (л). Поэтому, зная плотность, производят пересчет весовых единиц (единиц массы) в объемные.

Кроме перечисленных физико-химических свойств на износ двигателя и на затраты по уходу за автомобилем влияет также содержание в бензине минеральных и органических кислот, щелочей, смол, серы и ее соединений.

Водорастворимые (минеральные) кислоты и щелочи коррозируют металлы, и их присутствие в бензине вызывает интенсивный износ деталей двигателя. В бензине в результате некачественной очистки могут оказаться серная кислота и щелочь. Стандартами на автомобильные бензины не допускается содержание в них хотя бы следов водорастворимых кислот и щелочей. Поэтому бензин подвергают качественной проверке на нейтральность, чтобы установить его соответствие требованиям стандарта и части содержания в нем водорастворимых кислот и щелочей.

Для этой цели бензин тщательно перемешивают с таким же количеством дистиллированной воды и после отстоя йодную вытяжку сливают в две пробирки, в которые соответственно добавляют по 1-2 капли индикаторов метилоранжа и фенолфталеина. Если в бензине присутствует кислота, то при добавлении к водной вытяжке метилоранжа она окрашивается в оранжево-красный цвет, если щелочь - то при добавлении фенолфталеина ее цвет становится розовым или красным.

Органические (высокомолекулярные нафтеновые нерастворимые в воде) кислоты коррозируют металлы значительно слабее, чем минеральные, В основном, они представляют опасность для цветных металлов, и в первую очередь для свинца и меди. Железо, например, поддастся коррозии под действием органических кислот в десятки раз слабее, чем свинец и медь. Поэтому органические кислоты в бензине приводят к ускоренному износу вкладышей; коренных шатунных подшипников коленчатого вала, втулок верхней головки шатуна и других деталей из цветных металлов (кроме алюминиевых).

Органические кислоты могут вызвать закупорку топливопроводов системы питания в результате попадания в них смол, вызванных наличием кислоты и продуктов коррозии.

Содержание органических кислот в автомобильных бензинах строго ограничивается и оценивается по количеству едкого калия (КОН) в мг, требующегося для нейтрализации кислот, находящихся в 300-м 3 бензина. Для этой цели 50 см 3 бензина кипятят в смеси с таким, же количеством нейтрализованного этилового (винного) спирта с добавкой нескольких капель индикатора нитрозинового желтого для извлечения из бензина органических кислот и затем нейтрализуют горячую смесь спиртовым раствором едкого калия до тех пор, пока ее цвет не начнет переходить из желтого в зеленый.

Стал дефицитным бензин — многие автомобилисты задумываются, что бы еще изобрести для его экономии, а то и замены. Выдвигаются идеи, возникают споры. Выясняется, однако, что не все их участники отчетливо представляют себе, что такое нынешний автомобильный бензин. Этой теме мы и решили посвятить нашу сегодняшнюю лекцию, подготовленную по литературным источникам.

Бензин, как известно, получают из нефти . Эта природная жидкость в своей основе состоит всего из двух химических элементов — углерода (84—87%) и водорода (12—14%). Но они соединяются между собой в великом множестве сочетаний, образуя вещества, которые мы называем углеводородами. Смесь разнообразных жидких углеводородов — это и есть нефть.

Если нагревать нефть при атмосферном давлении, то сначала из нее испаряются самые легкие углеводороды, а по мере повышения температуры — все более и более тяжелые. Конденсируя их по отдельности, получаем разные фракции; те из них, которые выкипали в диапазоне температур от 35° до 205°С, считаются бензином (для сравнения конденсат, полученный при температурах от 150 до 315°С, называют керосином, от 150 до 360°С — дизельным топливом).

Однако такой способ (он называется прямой перегонкой) дает очень мало бензина — всего 10—15% от перегоняемой нефти. Огромный парк автомобилей, нуждающихся в этом виде топлива, так не «прокормить». Поэтому основная масса товарного бензина добывается в результате так называемых вторичных процессов переработки нефти, к которым относят термический и каталитический крекинг, платформинг, риформинг, гидрориформинг и еще многие. Процессы эти сложные, но их объединяет общая цель — раздробить большие и сложные молекулы тяжелых углеводородов на более мелкие и легкие, образующие бензин. Не вдаваясь в технологические подробности вторичной переработки, отметим лишь, что она позволяет не только в несколько раз увеличить выход бензина из нефти, но и обеспечивает более высокое качество продукта по сравнению с прямой перегонкой.

Итак, легкие нефтяные фракции, которые могут служить топливом для карбюраторных автомобильных двигателей, получены и из них нужно приготовить товарный бензин с определенными свойствами. Об этих свойствах мы и поговорим.

Теплота сгорания. Химическая энергия заключенная в любом топливе, при его сгорании выделяется в виде тепла, а его можно превратить в механическую работу. Именно это и происходит в моторах наших машин. Удельная теплота сгорания автомобильных бензинов — величина довольно постоянная, каждый

килограмм этого топлива выделяет примерно 10600 килокалорий — серьезный заряд энергии, который достаточен например, чтобы поднять тяжесть в 4,5 тысячи тонн на метровую высоту.

Октановое число . В смеси паров бензина с воздухом, которая сжата в камере сгорания двигателя, пламя распространяется со скоростью 1500—2500 м/с. Если же сжатие слишком велико, в горючей смеси образуются перекиси, и сгорание приобретает взрывной характер. Это и есть хорошо знакомая автомобилистам детонация, которая приводит к аварийному выходу двигателя из строя

Стойкость бензина против детонации оценивается его октановым числом. Оно определяется сравнением исследуемого бензина со специальным эталонным топливом, состоящим из смеси изооктана (его октановое число принимается за 100) и гептана (принимается за ноль). Сколько процентов изооктана в смеси, на которой мотор работает так же, как и на данном бензине, таково и октановое число этого бензина.

Разумеется, моторная установка в этом опыте специальная, исследовательская, а все условия опыта стандартизованы. Если же говорить о езде в обычных эксплуатационных условиях, то приписывать детонацию только свойствам самого бензина было бы неверно. Опасность ее появления возрастает в связи со следующим: большое открытие дроссельной заслонки в карбюраторе, обедненная горючая смесь, увеличенное опережение зажигания, повышение температуры двигателя, уменьшение оборотов коленчатого вала, большое количество нагара в цилиндрах, неблагоприятные атмосферные условия (высокая температура и малая влажность воздуха, повышенное барометрическое давление). Кстати, сочетание именно этих факторов зачастую приводит водителя к ошибочным выводам, дескать, на АЗС залили плохой бензин, или наоборот — вот какой хороший мотор, даже на низкооктановом бензине не детонирует.

Здесь надо заметить, что октановое число бензина определяется в первую очередь тем, какие фракции, какие углеводороды в нем преобладают. К высокооктановым компонентам относятся алкилбензин (смесь ароматических углеводородов), толуол, изооктан, алкилат (смесь изопарафиновых углеводородов).

Можно, однако, повысить октановое число бензина, добавляя в него специальную присадку — антидетонатор. До последнего времени с этой целью очень широко использовали тетраэтилсвинец (ТЭС) или тетраметилсвинец, приготовляя известные всем этилированные бензины. Но при их использовании на свечах, клапанах и стенках камеры сгорания откладывается окись свинца, а это вредно для двигателя. Главное, однако, в другом ТЭС — сильный яд, его присутствие в выхлопных газах отравляет атмосферу и наносит вред людям и вообще всему живому. Поэтому сейчас повсеместно, в том числе и в нашей стране, отказываются от этиловой жидкости, несмотря на связанное с этим повышение себестоимости бензин

Фракционный состав объективно характеризует испаряемость моторного топлива Чем ниже температура, при которой перегоняется 10% бензина, тем лучше его пусковые свойства, но тем больше опасность появления паровых пробок в топливоподающей магистрали, а также обледенения карбюратора. Сравнительно невысокая температура перегонки 50% бензина свидетельствует о его хорошей испаряемости в рабочих режимах, но опять-таки и о способности вызывать обледенение. Наконец, высокая температура перегонки 90% говорит о том, что в бензине много тяжелых фракций, которые способствуют разжижению масла в картере и связанному с этим ухудшению смазки деталей двигателя.

Мы только что упомянули о паровых пробках и обледенении карбюратора. Первое, очевидно, не требует особых пояснений, поскольку это явление знакомо каждому автолюбителю. Следует лишь заметить, что у товарных бензинов, поставляемых на АЗС в холодное время года (с октября по март включительно), температура перегонки 10% общего объема составляет 55°С, а летом — 70°С. Именно поэтому «зимний» бензин, сохраненный до жаркой поры, при езде может изрядно помучить паровыми пробками, особенно в уличных заторах.

Что же касается обледенения карбюратора, то о нем стоит сказать несколько слов. Испарение жидкости всегда связано с поглощением тепла и охлаждением зоны испарения. То же и в карбюраторе. Один из реальных экспериментов показал, что при температуре воздуха +7°С через две минуты после пуска мотора дроссельная заслонка остыла до —14°С; если нет каких-то защитных мер, образование льда в подобном случае неминуемо. Главная из таких мер — забор воздуха в воздушный фильтр из зоны выхлопных труб («зимнее» положение заборника). Следует иметь в виду, что условия, в которых обледенение карбюратора представляет реальную опасность, таковы: температура воздуха от —2° до +10°С, относительная влажность — 70—100%. Вывод прост: хотя многие карбюраторы имеют жидкостный подогрев, а в современные товарные бензины вводится специальная антиобледенительная присадка, все же с приходом холодов надо не упустить момент и своевременно переключить воздухозаборник в зимнее положение.

Смолообразование . С течением времени в среде жидких углеводородов могут происходить химические реакции, в результате которых образуются клейкие каучукоподобные вещества, называемые смолами. Они очень вредны, поскольку засоряют карбюратор и отлагаются на стержнях впускных клапанов. Предрасположенность того или иного товарного бензина к смолообразованию может быть разной, она зависит от фракционного и химического состава смеси, но есть и общие условия внешнего характера, которые следует иметь в виду. Перечислим их. Чем больше бензин соприкасается с воздухом, тем быстрее в нем образуются смолы, поэтому в баке автомобиля осмоление идет гораздо быстрее, чем в доверху наполненной и закупоренной канистре. Тепло и свет, а также присутствие воды ускоряют выпадение смол. Материал, из которого сделана тара, тоже играет определенную роль: медь и свинец усиливают смолообразование.

Гигроскопичность . В принципе вода с чистым бензином не смешивается, она опускается на дно сосуда и остается там в виде отдельного слоя. Но очень малое ее количество (60—100 граммов на тонну бензина) все-таки переходит в раствор. В ароматических углеводородах (бензол, толуол) растворимость воды в 8—10 раз больше, поэтому в тех товарных бензинах, где есть такие компоненты, может содержаться хоть и небольшое, но все же заметное количество воды. Для сгорания топлива это не помеха, однако если раствор насыщен, то при определенных условиях (скажем, при понижении температуры) вода может выделиться из топлива и доставить немалые хлопоты — образовать кристаллики льда в дозирующих элементах карбюратора или способствовать их окислению. Поэтому бензин следует по возможности оберегать от попадания в него воды.

Разумеется, мы сегодня упомянули далеко не обо всем, что касается бензина и представляет известный практический интерес для автомобилистов. «За кадром» у нас остались темы, заслуживающие отдельного разговора: об оценке, маркировке, особенностях и ассортименте товарных бензинов. Но несколько слов о составе двух наиболее распространенных сегодня марок здесь все же надо сказать.

Бензин А-76 . Основой для него служит продукт каталитического риформинга или каталитического крекинга, в который примешивают бензин термического крекинга или прямой перегонки. Для получения нужного октанового числа в эту смесь добавляют либо этиловую жидкость, либо высокооктановые углеводородные компоненты.

Бензин АИ-93 в этилированном варианте представляет собой продукт каталитического риформинга мягкого режима (75—80%), в который добавлены толуол (10—15%), алкилбензин (8—10%) и этиловая жидкость. Неэтилированный бензин АИ-93 получают на базе продукта каталитического риформинга жесткого режима (70—75%) с добавлением алкилбензина (25—28%) и бутан-бутиленовой фракции (5—7%).