Показником, що показує співвідношення різних складових частин у розглянутому товар є детонаційна стійкість бензину. Про це розказано в цій статті.
Поняття про детонації
Остання виникає при самозайманні бензоповітряної суміші в тій частині, яка найбільшою мірою віддалена від свічки запалювання. Її горіння носить вибухонебезпечний характер.
Оптимальні умови для її протікання складаються в частині камери згоряння, в якій спостерігаються підвищена температура і велика експозиція знаходження суміші.
Детонацію можна визначити за характерним металевим стуку, які утворюються із-за відображення ударних хвиль від стінок камери згоряння і обумовленої цим вібрації циліндрів.
Детонаційне згорання бензину може настати з більшою ймовірністю у разі наявності нагару в камері згоряння, а також при погіршенні стану двигуна. Дане явище призводить до зменшення його потужності, зниження економічних показників, а також токсикологічних показників відпрацьованих газів.
Властивості бензинів, що обумовлюють виникнення детонації
До таких належать: фракційний склад, вміст сірки, стабільність з фізичної та хімічної точок зору, будова вуглеводнів та ін.
Найбільша детонаційна стійкість характерна для ароматичних вуглеводнів, а найменша — для нормальних парафінових. Інші з них, що входять до складу бензину, займають проміжне положення.
Роблять оцінку детонаційної стійкості бензину октановим числом.
Способи запобігання детонації
Вона повинна припинятися в момент експлуатації двигуна, тоді коли здійснюється рух автомобіля, у зв’язку з чим виникає необхідність прийняття термінових заходів з метою запобігання пошкодження двигуна в найбільшою мірою. Крім цього, зусилля конструкторів повинні бути спрямовані на розробку останнього з комплексним протидією розглядуваного явища.
Одним з основних способів запобігання потенційної детонації є випуск бензину з детонаційної стійкістю досить високою.
Визначення октанового числа
Вище ми визначилися з тим, яке число визначає детонаційну стійкість бензину. Октанове число (ОЧ) визначають за допомогою одноциліндрового обладнання з динамічною ступенем стиснення, застосовуючи дослідницький або моторний методи. При його визначенні проводиться спалювання досліджуваного бензину і еталонного палива з відомою шуканої величиною. До складу останнього входять гептан з ОЧ=0 і изооктан з ОЧ=100.
При випробуванні в дане обладнання заливається бензин. При здійсненні досліджень поступово нарощується ступінь стиснення до тих пір, поки не з’явиться детонація, після чого двигун заправляється еталонним паливом з попереднім виміром детонації і фіксації ступеня стиснення, що призвела до неї. По об’ємному вмісту ізооктану в суміші визначають ОЧ.
В найменуванні марки бензину може бути буква «І». Це свідчить про те, що ОЧ визначалося дослідним методом. У разі її відсутності використовувався моторний метод. ОЧ, отримані за різними методами, кілька розрізняються за значенням. Тому октанове число для детонаційної стійкості бензину повинно обов’язково супроводжуватися зазначенням методу, за яким була визначена його величина.
Остання величина визначається при моторному методу при номінальних навантаженнях, а при дослідницькому — при несталих режимах.
Крім цих двох методів для визначення ОЧ може використовуватися дорожній метод. У розігрітий двигун подають суміші, до складу яких входять нормальний гептан і изооктан. Автомобіль розганяє до максимально можливої швидкості при прямій передачі і регулюють кут випередження запалювання до тих пір, поки не зникне детонація. Після чого за цим методом визначають установку запалення, при якій стартує детонація. Будують базову криву в залежності від градуса кута повороту коленвала, по якій і визначають ОЧ.
З метою підвищення ОЧ прямогонного бензину вони піддаються каталітичному риформінгу. Наскільки вони зростуть, визначається жорсткістю даних режимів.
Бензини термічних процесів за детонаційної стійкості перевершують прямогонного.
Поняття про підвищення детонаційної стійкості
Наведене вище свідчить про те, що останню необхідно підвищувати з метою продовження терміну служби двигуна.
Для підвищення детонаційної стійкості бензину використовують спеціальні антидетонаційні добавки. Октанове число збільшується при підвищенні молярної маси вуглеводнів і ступеня розгалуженості вуглецевого ланцюга, а також при перетворенні алканів в алкени, нафтени й ароматичні вуглеводні, що мають одне і те ж число вуглецевих атомів.
Способи підвищення даного показника. Характеристика етилових бензинів
Існують наступні способи підвищення детонаційної стійкості бензинів:
- введення високооктанових компонентів;
- підбір сировини та технології переробки;
- введення антидетонаторов.
До недавнього часу основним з останніх був тетраетилсвинець (ТЕС), що представляє собою отруту у вигляді рідини, нерозчинний у воді, але легко розчинний в нафтопродуктах.
Проте свинець як продукт згоряння накопичується в камері згорання, що збільшує стиснення двигуна. Тому разом з ТЕС в бензин додають выносители даного елемента, які утворюють леткі речовини при згорянні, видаляються з відпрацьованими газами.
В якості останніх речовин можуть використовуватися такі з вмістом таких галогенів як бром або хлор. Суміш выносителя з ТЕС носить назву етилової рідини. Бензини, в яких вона використовується, називаються этилированными. Вони дуже отруйні, їх використання має супроводжуватися використанням підвищених заходів безпеки.
З часом стали вводитися нові вимоги до екологічності двигунів, що зумовило перехід на неетилированні бензини.
Характеристика більш безпечних антидетонаційних добавок
Неетилированні бензини зажадали змінити технологію виробництва даного товару і застосувати антидетонаційні добавки, які відрізнялися б зниженою токсичністю.
Детонаційна стійкість бензину оцінюється, в тому числі і по використанню в останньому нетоксиных антидетонаторов. Ефективність на рівні ТЕС показують марганцеві речовини, які являють собою неотруйні рідини. Однак вони знайшли обмежене застосування, оскільки знижують довговічність двигуна.
Перспективною вважається добавка метилтретбутиловий ефір (МТБЕ) з фізико-хімічними властивостями, близькими до бензину. При його додаванні в кількості 10% до палива октанове число зростає на 5-6 одиниць.
Для високооктанових бензинів використовують органічну речовину під назвою кумол.
Крім цього, використовуються високооктанові добавки на базі одноатомних спиртів і ізобутилена.
Найбільше поширення у виробництві чистого бензину знайшли ефіри.
Також застосовуються залізовмісні органічні сполуки, присадки на основі марганцевої органіки, на базі N-метил-аніліну, депарафінізірованний рафінат
Крім цього, в бензинах замість ТЕС може використовуватися тетраметилсвинец (ТМС), який краще випаровується і більш рівномірно розподіляється по циліндрах.
З практики використання ТЕС
Автомобілісти, які мають значний стаж водіння, знайомі з «червоними свічками». Забарвлення свічок в даний колір відбувалася тоді, коли в низькооктановий бензин підливали замість ТЕС з выносителями чистий антидетонатор. Це призводило до освинцовыванию даних пристроїв. Після цього відремонтувати і відновити свічки вже неможливо. Таким чином, детонаційна стійкість бензину характеризується не бездумним, а правильним застосуванням спеціально призначених для цього антидетонаторов.
Этилированные бензини сприяють меншому зносу кулачків на розподілвалами, порівняно з використанням бензинів без ТЕС. Припускають, що продукти, що утворюються в результаті згоряння, потрапляли через масло на поверхню, що захищала її від зносу. Останній зменшувався і по відношенню до інших деталей двигуна при використанні етилований бензин.
Інші присадки для пального
Для гальмування окислювальних реакцій в бензини вводять антиокислювальні присадки, які можуть бути древесносмольными, що представляють собою суміш фенолів з маслами, параоксифениламин і ФЧ-16, що представляє собою суміш фенолів.
Для запобігання обмерзання карбюратора застосовують антикригові присадки. В якості них використовують сполуки, що розчиняють воду і утворюють низкозамерзающие суміші з нею, а також утворюють оболонку на крижаних частинках, що перешкоджають росту і осідання їх на карбюраторних стінках.
Для видалення відкладень можуть використовуватися різні миючі присадки.
Фактори, що впливають на аналізований показник
Детонаційна стійкість бензину оцінюється не тільки по октановому числу. На неї впливають різні чинники.
Детонація посилюється при підвищенні ступеня стиснення двигуна, збільшення діаметра циліндра, використання поршнів і головок з чавуну. Ці фактори належать до конструктивних.
До експлуатаційним властивостям, підсилює детонацію, відносяться збільшення навантаження двигуна при константною частоті обертання коленвала, або зменшення частоти обертання при константною навантаженні при збільшенні кута випередження запалювання, зменшення вологості повітря, збільшення шару нагару в камері згоряння та температури згоряння охолоджуючої рідини.
Крім цього, детонація обумовлена впливом фізичних і хімічних факторів. Останні обумовлені тим, що паливо здатне утворювати перекисні сполуки, які, при досягненні певної концентрації, сприяють утворенню даного явища. Розпад даних сполук протікає досить швидко, при цьому виділяється теплота і утворюється «холодне» полум’я, яке, при поширенні, насичує суміш продуктами розпадом перекисних речовин. В них містяться активні центри, завдяки яким виникає фронт гарячого полум’я.
Основним фізичним чинником є ступінь стискування двигуна. Від нього прямо пропорційно залежить тиск і температура в камері згоряння. При досягненні критичних значень порція робочої суміші спалахує і згоряє зі швидкістю вибуху.
Детонаційна стійкість різних типів двигунів
Висока детонаційна стійкість автомобільного бензину характерна для легкотопливных двигунів. Вона забезпечує нормальне згоряння даних видів палива в різних режимах експлуатації двигуна. Процес виникнення детонації в даному випадку був розглянутий вище.
Для забезпечення нормального робочого циклу в дизельних двигунах, які працюють за рахунок самозаймання від стиснення робочої суміші, детонаційна стійкість палива повинна бути низькою. Для даних двигунів використовується така характеристика, як «цетанове число», яка показує період часу від попадання палива в циліндр до початку здійснення його горіння. Чим воно вище, тим менше затримка, тим більш спокійно здійснюється горіння паливної суміші.
Сортність бензинів
Крім детонаційної стійкості бензину для авіаційних видів даного палива застосовується поняття сортності. Вона демонструє, наскільки змінюється потужність при роботі одноциліндрового двигуна на збагаченій суміші на досліджуваному паливі, в порівнянні з потужністю, що розвивається цим же двигуном на изооктане, потужність якого прийнята за 100 одиниць сортності або 100%.
Висновок
Детонаційна стійкість бензину — це параметр, за допомогою якого відбувається характеристика здатності даного виду палива протистояти при стисненні самозаймання. Він відноситься до найважливіших характеристик будь-якого палива, в тому числі, і для розглянутого виду. Для легкотопливных двигунів її визначають через октанове число. З метою підвищення даного показника застосовують високооктанові присадки, вводять антидетонатори, підбирають сировину і розробляють технології його переробки.
