Автомобильные бензины. Требования. Октановое число. Марки

Требования предъявляемые к бензинам

Автомобильные бензины, являющиеся топливом для бензиновых двигателей, должны удовлетворять определенным требованиям, основными из которых являются:

  • быстрое образование топливно-воздушной (горючей) смеси необходимого состава
  • сгорание рабочей смеси с нормальной скоростью (без детонации)
  • минимальное коррозирующее воздействие на детали системы питания двигателя
  • небольшие отложения смолистых веществ в системе питания двигателя
  • минимальное отравляющее воздействие на организм человека и окружающую среду
  • сохранность первоначальных свойств в течение длительного времени

Бензин

Состав бензинов

Бензин – фракция нефти, являющаяся самой легкой, имеющая следующий состав:

  • от 25 до 61% предельных углеродов;
  • от 13 до 45% непредельных углеродов;
  • от 9 до 71% нафтеновых углеродов;
  • от 4 до 16% ароматических углеродов, имеющих длинную молекулу;
  • кислотосодержащие примеси;
  • серосодержащие примеси;
  • азотсодержащие примеси.

Получают бензиновый продукт в процессе возгонки нефти, качество горячего зависит от его фракционного состава. Состав определяется стандартом ГОСТ 2177-99, согласно которому и используется формула производства горячей смеси. Пусковые характеристики качественнее у бензинов, имеющих низкую температуру вскипания. Чтобы запустить холодный двигатель, должно выкипать до 10% горючего при температуре, не более 55 градусов.

Состав топлива

Фрикционный структурный состав зимних бензинов легче, чем летних, поскольку это необходимо для прогрева и пуска двигателя. Главная часть топлива имеет название рабочая фракция, а от испаряемости этого компонента зависят следующие вещи:

  • продолжительность периода, на протяжении которого прогревается двигатель;
  • образования горячей смеси, в разных режимах функционирования двигателя;
  • возможность выполнять переход между режимами быстро.

В составе отгона должно быть 50% рабочей фракции, именно этот физический показатель является нормой.

Что такое бензин?

Этот пункт идёт первым, потому что он крайне важен для понимания вопроса. Забегая вперёд, скажем так: вы никогда не найдёте химической формулы бензина. Как, например, можно без проблем отыскать формулу метана или другого однокомпонентного нефтепродукта. Любой источник, который покажет вам формулу автомобильного бензина (не важно, будь то вышедший из оборота АИ-76 или наиболее распространённый сейчас АИ-95) однозначно заблуждается.

Дело в том, что бензин – это многокомпонентная жидкость, в которой как минимум присутствует не менее десятка различных веществ и ещё больше их производных. И это только база. Перечень присадок, используемых в различных бензинах, в разные промежутки времени и для различных условий эксплуатации, занимает внушительный лист из нескольких десятков позиций. Поэтому невозможно выразить одной химической формулой состав бензина.

температура кипения горения вспышки бензина

Краткое определение бензина можно дать такое: легковоспламеняющаяся смесь, состоящая из лёгких фракций различных углеводородов.

Разрушительное воспламенение

Я про это уже рассказывал, его еще называют детонацией. Если какой-то из параметров не правильно подобран, например мотор рассчитан на 95-й бензин, а вы залили 80-й. Электроника, а именно «датчик детонации» уже не в силах будет справиться с разрушительными процессами внутри.

Нормальная работа и детонация

При детонационных процессах, фронт распространения пламени —  около 2000 м/с, что очень много, такие нагрузки просто разрушают ДВС изнутри

Это очень плохо. В нашем случае у нас неправильно подобрано топливо. Просто 80-й бензин, будет быстрее воспламеняться от сжатия, чем 95-й.

Температура испарения бензина

Температура испарения – это тот тепловой порог, при котором начинается самопроизвольное перемешивание бензина с воздухом. Эта величина не может быть однозначно определена одной цифрой, так как зависит от большого количества факторов:

  • базовый состав и пакет присадок – наиболее весомый фактор, который регулируется при производстве в зависимости от условий эксплуатации ДВС (климата, системы питания, степени сжатия в цилиндрах и т. д.);
  • атмосферное давление – с повышением давления температура испарения незначительно снижается;
  • способ исследования этой величины.

бензин в камере сгорания

Для бензина температура испарения играет особую роль. Ведь именно на принципе испарения построена работа карбюраторных систем питания. Если бензин перестанет испаряться – он не сможет смешаться с воздухом и попасть в камеру сгорания. В современных авто с прямым впрыском эта характеристика стала менее актуальной. Однако после впрыска форсункой топлива в цилиндр именно испаряемость определяет, насколько быстро и равномерно туман из мелких капель перемешается с воздухом. А от этого зависит эффективность работы мотора (его мощность и удельный расход топлива).

В среднем температура испаряемости бензина находится в пределах от 40 до 50°C. В южных регионах эта величина часто бывает выше. Её не контролируют искусственно, так как в этом нет нужды. Для северных районов наоборот, её занижают. Обычно это делается не за счёт присадок, а за счёт формирования базового бензина из наиболее лёгких и летучих фракций.

заправка бензином

Химическая стабильность

Химический состав бензина является таким, что более легким углеводородам свойственно испаряться, остальные остаются неизменными. По требуемым стандартам, стабильность химического состава должна сохраняться 5 лет. Если топливо некачественное, то октановое число (химическая формула октана с8н18) уменьшается сразу после его покупки, поскольку состав таких смесей ГОСТ не соответствует. За счет добавления к топливу конкретного количества газа, получают необходимое октановое число, эта практика является частой на АЗС.

Что такое современный бензин?

Современные виды бензинов делаются по другим технологиям, и они не такие как были раньше. Раньше лет так 30 – 50 назад, единственным типом изготовления был только один – метод прямой перегонки. Если ходите это что-то напоминает самогонный аппарат, только вместо «браги», заливалась сырая нефть и первыми выходили легкие фракции – именно бензин. Затем керосин и самая тяжелая фракция – дизель.

От этого метода давно уже отказались, все дело в том, что при таком производстве октановое число получалось всего 50 – 60 единиц. Нужно добавлять много присадок чтобы довести конечный продукт до нужного ОЧ, хотя бы до АИ 76 – 80! ДА и присадки раньше использовались на тетраэтилсвинце и т.д., они очень эффективные, но очень вредные для человека и окружающей среды.

80-й бензин

Сейчас все изменилось, метод прямой перегонки практически не используют, НПЗ обновляются и сейчас основной метод это различного рода крекинги – термический, каталитический и т.д. (не будем углубляться, у меня уже есть статья — как делают бензин, кому интересно почитайте).

Здесь суть немного другая тут нефть при помощи давления, температур раскладывают как бы на слои, и самый верхний слой – бензины – сливают. Плюсов таких методах много:

  • Это большее ОЧ – примерно 80 – 85 единиц. А в идеале нужно вообще избавиться от присадок
  • С литра нефти получается больше бензина

НО 80 – 85 единиц для современного мотора ОЧЕНЬ МАЛО! Нужно как минимум 92 или 95.

Эфиры и спирты

НО присадки, которые использовались раньше – СЕЙЧАС ЗАПРЕЩЕНЫ! Опять же если не сильно углубляться на данный момент разрешенными считаются только ЭФИРЫ и СПИРТЫ. Именно они практически не наносят окружающей среде и человеку вреда (такие нормы нам рекомендуются через стандарты «ЕВРО»).

НО спирты и эфиры имея высокое ОЧ (примерно 113 — 130), горят не так быстро как хотелось бы! Вот мы и подходим к самому интересному

Температура кипения бензина

Температура кипения бензина – также интересная величина. Сегодня мало кто из молодых водителей знает, что в своё время при жарком климате закипевший в топливопроводе или карбюраторе бензин мог обездвижить авто. Это явление просто создавало пробки в системе. Лёгкие фракции чрезмерно разогревались и начинали отделяться от более тяжёлых в виде пузырьков горючего газа. Автомобиль остывал, газы становились снова жидкостью – и можно было продолжать путь.

Сегодня бензин, реализуемый на АЗС, закипит (с очевидным бурлением с выделением газа) примерно при +80 °C с разбежкой в +-30% в зависимости от конкретного состава того или иного топлива.

Экологические требования к топливу

Природа Земли – равновесная система взаимодействия растительного и животного мира, притом как на суше, так и в океане. Загрязнение её ведет к гибели многих живых существ, а значит и к оскудению многообразия генофонда планеты. А именно так – в планетарном масштабе, — нужно мыслить, если человечество хочет выжить и сохранить всё многообразие природы. Но!

Продукты сгорания нефти, особенно без должной степени очистки по параметрам, принятым международными правилами в последнее время, в больших количествах смертельно опасны для окружающей среды. Впрочем, токсичны не только продукты сгорания, но и сама нефть и все её производные и антидетонационные присадки. Например, тетраэтилсвинец. Или наличие в бензине углеводородов с двойными связями, что характерно в составе бензина вторичной возгонки после каталитического крекинга нефти.

автомобильная пробка
Впрочем, экологические требования к топливам ужесточаются из года в год, что служит хоть какой-то гарантией чистоты окружающей среды. Даже бьющие по карману потребителя налоги за содержание и покупку автомобилей со старыми экологическими нормами также способствуют сбережению природы.

Особо стоит остановиться на бензинах класса «Евро» под маркировкой 3, 4 ,5 и 6. Это бензины особой экологической чистоты, при сгорании которых выделяется на 10-12% меньше угарного и углекислого газов, понижено в полтора – два раза содержание бензола (его там 1,00 % макс.), серы – 1,00 ррм не более, ароматических углеводородов – 42, 35, 35 и 24 % соответственно, наличие моющих присадок – обязательно, а выбросы окислов азота уменьшены на 5,0 у Евро3, 3,2 – у Евро4, 2,0 – у Евро5 и 0,46 у Евро6.

Россия также не остаётся в стороне от общемирового тренда: компанией «Лукойл» выпущен бензин ЭКТО100. Топливо прошло экспертизу швейцарской компании Intertek и получило высокую оценку по классу экологичности. По отзывам потребителей, если на крышке бензобака обозначено, что топливо должно быть не ниже АИ95, а ездили на АИ98, то свойства бензина ЭКТО100 таковы, что заправка им только улучшила характеристики работы мотора.

От чего зависит скорость горения бензина?

Думаем логически – он присадок, чем больше их в бензине, тем медленнее, но дольше горит конечный продукт!

Простыми словами если взять 92-й он зажигается быстрее, но быстро прогорает. Его воспламенения похоже на вспышку.

Если взять 95-й он зажигается медленнее, но горит дольше.

98-й зажигается еще медленнее, но горит еще дольше

98 бензин

НУ и с 100-м вы меня поняли.

100-й бензин

Каким образом достигается больше мощности и экономии топлива при бензинах высокого октанового числа?

ДА все просто – чем дольше горит бензин, тем дольше он толкает поршень, вот вам — экономия топлива и увеличение мощности. То есть 92-й прогорает быстрее, толкает поршень меньше. 95-й прогорает медленнее, толкает дольше. 98-й еще дольше и т.д.

Конечно, не стоит ждать ГЛОБАЛЬНОГО прироста мощности, тут скорее всего дело в погрешности 2 – 5%. Которые вы можете и не ощутить. Ведь октановое число напрямую зависит от добавленного в бензин количества присадок, а вот разница между 92 и 95 всего 3%! Как вы считаете много это или мало?

Сейчас видео версия смотрим

НУ и в заключение спрашивают — какой бензин горит лучше? Этот вопрос (как я считаю) риторический, конечно тот который воспламеняется не так резко, горит дольше и толкает поршень лучше, то есть высокооктановые варианты! НО, не всегда можно его лить в свой авто, банально не рассчитан (скажем карбюратор или моновпрыск), тогда могут прогореть клапана. А вот если у вас современный авто, тогда эффект будет заметен, причем сразу. ДА и на лючках бензобаков, современных авто зачастую пишут — «не менее 92-го и более», что говорит о том что можно использовать почти все типы современных бензинов.

Другие показатели. Октан – это ещё не всё!

С соотношением изооктана и гептана, влияющим на антидетонационные качества бензина, вроде всё ясно. От чего же ещё зависит эффективность сгорания топлива под названием «бензин»?

У сложных углеводородов, входящих в его состав, разная степень испаряемости и закипания, а эти показатели напрямую влияют на работу мотора. Качество бензина как раз и зависит от соотношения фракций, закипающих при разной температуре. Различия в составе всех АИ и Евро, таким образом, обусловлены процентным соотношением легко-  и трудно- закипаемых фракций.

Для чего вводятся такие фракции в состав бензина? Если не вдаваться в тонкости термодинамики и процентного химического состава топлива, то картина складывается следующая:

  • Закипающие при низкой температуре (от 27⁰С) служат для первичного воспламенения при пуске холодного двигателя;
  • Кипящие до 100⁰С – для стабильной работы мотора при движении;
  • Кипящие до 200 градусов на конечной стадии движения и при выключении мотора – чтобы он не продолжал работать даже при выключении зажигания за счёт того, что части двигателя раскалены (калильное зажигание).

Кроме того, различаются также и виды бензинов. Они бывают этилированные и неэтилированные. Вторые – без этилсвинцовых добавок. Но главное, пожалуй, отличие видов бензинов – это авиационные и автомобильные.

Послесловие

Если использовать не нефтяные ресурсы в качестве источника для получения топлива, то перспективы как экологии, так и самого наличия топливно-энергетического комплекса выглядят не столь удручающе, как это есть на сегодняшний момент.

В качестве альтернатив могут быть использованы технологии переработки сжиженных газов, растительных масел из ряда непищевых сортов, спирты на основе этилового, но главное – водород, не оставляющий после себя СО и СО2.

Отдельное направление – создание экономичных  и компактных аккумуляторов и электродвигателя, работающего в паре с ними.

Пока что идёт химическое совершенствование бензинов, ужесточение экологических требований к ним, но, как следствие – увеличение цены. Что вкупе с увеличением численности народонаселения планеты и доступ всё большего числа людей всех континентов к благам цивилизации, к которым, несомненно, относится и всеобщая автомобилизация – перспективы отрасли остаются неопределёнными.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...