Бензины. Основные показатели их качества и эксплуатационные свойства

Бензины – карбюраторные топлива для авиационных и автомобильных двигателей. Карбюраторные топлива состоят из низко- и среднекипящих фракций нефти, легких продуктов вторичной переработки.

Топлива для авиационных карбюраторных двигателей представляют собой смеси бензиновых фракций каталитического крекинга и риформинга, алкилата и других высокооктановых компонентов с добавкой антидетонационных и антиокислительных присадок. Выпускаются авиационные бензины марок Б-100/130, Б-95/130, Б-91/115, Б-70 (в числителе – октановое число, в знаменателе – сортность на богатой смеси).

Топлива для автомобильных карбюраторных двигателей приготавливают смешением бензинов прямой перегонки, термического и каталитического крекинга, каталитического риформинга, алкилатов, изомеризатов, рафинатов от экстракционного выделения бензола и толуола. Отечественная промышленность выпускает автомобильные бензины А-72, А-76 (цифры обозначают минимально допустимое октановое число по моторному методу), АИ-93, АИ-98 (цифры обозначают октановое число по исследовательскому методу).

Углеводородный состав влияет на эксплуатационные свойства товарных бензинов. Эксплуатационные характеристики бензинов должны обеспечить нормальную работу двигателей в различных режимах.

Основными показателями качества автомобильных топлив являются:

1.детонационная стойкость;

2.фракционный состав;

3.химическая и физическая стабильность;

4.содержание серы;

5.температурой кристаллизации (только для авиационных бензинов);

6.содержанием смолистых веществ (только для авиационных бензинов);

7.высокой теплотой сгорания (только для авиационных бензинов).

Детонационная стойкость (ДС). Детонацией называется особый режим сгорания топлива в двигателе. Детонация появляется в тех случаях, когда после воспламенения топливно-воздушной смеси сгорает только часть топлива. Остаток (до 20%) топливного заряда мгновенно самовоспламеняется; при этом скорость распространения пламени достигает 1500-2500 вместо 20-30м/с, а давление нарастает скачками. Резкий перепад давления приводит к образованию детонационной волны, которая ударяется о стенки цилиндра двигателя. Характерные признаки детонации: металлический стук, вызываемый многократным отражением детонационных волн от стенок цилиндра, появление в выхлопных газах клубов черного дыма, резкое повышение температуры стенок цилиндра.

Детонационное сгорание топлива приводит:

1.к повышению удельного расхода топлива;

2.уменьшению мощности и перегреву двигателя;

3.прогару поршней и выхлопных клапанов;

4.в конечном счете к быстрому выводу двигателя из строя.

ДС углеводородов и топлив характеризуется октановым числом. Октановое число – условная единица измерения ДС, численно равная процентному (по объему) содержанию изооктана (2,2,4-триметилпентана) в его смеси с гептаном, эквивалентной по ДС испытуемому топливу в стандартных условиях испытания. Для изооктана ДС принята равной 100, а для гептана – 0. Например, испытуемый бензин по своей ДС оказался при испытаниях эквивалентным смеси из 80% изооктана и 20% гептана, то октановое число этого топлива равно 80. Октановое число называют также антидетонационной характеристикой топлива.

Фракционный состав.

От фракционного состава карбюраторных топлив зависят:

1.условия пуска;

2.длительность прогрева;

3.износостойкость двигателя;

4.полнота сгорания топлива.

Основными показателями фракционного состава являются температуры перегонки 10, 50, 90% бензина, а также температуры конца кипения бензина.

Температура перегонки 10% бензина характеризует пусковые свойства топлива.

Температура перегонки 50% бензина влияет на скорость прогрева двигателя, качество образования воздушно-топливной смеси в нагретом двигателе, быстроту перехода двигателя с одного режима работы на другой, равномерность распределения топлива по цилиндрам многоцилиндрового двигателя.

Полнота сгорания топлива определяется температурой перегонки 90% бензина и концом его кипения.

Условия эксплуатации автомобильных двигателей в осеннее-зимний и летний периоды различны, и поэтому современными нормами установлены сезонные требования по фракционному составу. Бензины, предназначенные для применения в летних условиях, имеют более низкое давление паров. Чтобы обеспечить необходимые пусковые свойства товарного бензина, в его состав включают до 30% легких компонентов (прямогонной фракции температура начала кипения – 62ºС, изопентана, алкилата). Требуемое давление насыщенных паров обеспечивается добавлением бутана. В летних бензинах обычно содержится 2-3% бутана, в зимних до 5-8%.

Химическая стабильность. В процессе хранения, транспортирования и применения карбюраторных топлив возможны изменения в их химическом составе, вызываемые, в первую очередь реакциями окисления и полимеризации. Химическую стабильность автомобильных бензинов характеризуют длительностью индукционного периода, определяемой в стандартных условиях, и содержанием смол. Для оценки химической стабильности авиационных бензинов используют показатели содержания смол и периода стабильности.

Содержание серы. Активные сернистые соединения (сероводород, низшие меркаптаны) вызывают сильную коррозию топливной системы и транспортных емкостей; бензин должен быть полностью очищен от этих веществ. Полнота очистки контролируется анализом на медной пластинке.

Неактивные сернистые соединения (тиофены, тетрагидротиофены, сульфиды, дисульфиды, высшие меркаптаны) коррозии не вызывают; однако при их сгорании образуются окислы серы (SO₂, SO₃), под действием которых происходит быстрый коррозионный износ деталей двигателя, снижаются мощностные показатели.

Для снижения содержания серы в карбюраторных топливах применяются различные методы очистки.