Первый
двигатель внутреннего сгорания был создан в 1860 году французом Этьеном
Ленуаром. Топливом для него служил синтетический газ, полученный из угля или
торфа. Немецкий конструктор Николай Отто в 1876 году построил первый 4-тактный
двигатель, усовершенствовав конструкцию Ленуара. В 80-х годах прошлого столетия
одновременно О.Костович в России и К.Бенц в Германии создали двигатели
внутреннего сгорания, работавшие на бензине, считавшемся отходом переработки
нефти. В конце Х1Х века Рудольф Дизель изобретает двигатель с воспламенением
топлива от сжатия, названный дизелем по имени своего изобретателя.
Бензин
Бензин (от франц. benzine) - смесь легких углеводородов с температурой
кипения 30 - 205'С. Прозрачная жидкость плотностью 0,70-0,78 г/см'.
Производится путем смешивания компонентов первичной (прямой) перегонки нефти,
продуктов крекинга отдельных ее фракций и присадок (в основном повышающих
октановое число, см. ниже).
Бензин является топливом для автомобильных двигателей с искровым зажиганием.
Детонационная стойкость - важнейший показатель качества бензина. Несоответствие
марки бензина параметрам двигателя может вызывать детонационное сгорание
топлива, сопровождаемое характерным металлическим стуком, повышением дымности
отработавших газов и температуры в цилиндрах двигателя. Это связано с
самовоспламенением части рабочей смеси, горение которой приобретает взрывной
характер (детонация). При детонации скорость распространения фронта пламени в
камере сгорания увеличивается с 15-20 до 1500-2500 м/с. Мгновенное повышение
температуры и возникновение ударных волн ведет к перегреву и оплавлению днища
поршней, прогару прокладки головки блока цилиндров, пригоранию и разрушению
поршневых колец, износу шатунных вкладышей коленчатого вала. Октановое число
(ОЧ) бензина - основной показатель, характеризующий детонационную стойкость
бензина. Определяют подбором смеси эталонных углеводородов - гептана (ОЧ = 0) и
изооктана (ОЧ = 100), детонационная стойкость которой равна детонационной
стойкости испытываемого бензина при равных условиях испытания. Процентное
содержание изооктана в полученной смеси принимают за октановое число бензина.
Определение ОЧ гроизводится на специальной моторной установке, с переменной
степенью сжатия, двумя методами: исследовательским и моторным.
При исследовательском методе режимы и параметры моторной установки подбирают
так, чтобы характеризовать детонационные свойства бензина при эксплуатации
автомобиля в городских условиях (движение с небольшой скоростью, частыми
пусками и остановками двигателя).
Моторный метод имеет более жесткий режим испытания (повышенная температура,
большее число оборотов) для определения ОЧ бензина в условиях форсированной
работы двигателя (например, при движении по скоростной трассе). В связи с этим
ОЧ по исследовательскому методу на 4-10 единиц выше, чем по моторному. Если
марка бензина содержит букву "И" (например, АИ-93), цифра
соответствует ОЧ, определенному по исследовательскому методу, если ее нет - по
моторному методу. Исключение составляют марки бензина А-80, А-92 и А-96 (см.
таблицу).
При вынужденном использовании низкооктанового бензина недопустим быстрый
разгон и движение с высокой скоростью. Следует пользоваться в основном низшими
передачами.
Октановое число смеси разных марок бензина
Изменить ОЧ топлива можно путем смешения низко- и высококтанового бензинов.
Октановое число такой смеси (по моторному методу) подсчитывается по следующей
формуле: ОЧсмеси = ОЧн + y(ОЧв - ОЧн), где ОЧв и ОЧн - октановые числа
соответственно высоко- и низкооктанового бензина по моторному методу, y - доля
высокооктанового бензина в смеси.
Если ОЧ компонентов смеси определены по исследовательскому методу, их
следует заменить ОЧ, определенными по моторному методу (см. табл.) Высокая
детонационная стойкость (большое ОЧ) бензина достигается использованием в
качестве его компонентов высокооктановых вторичных продуктов переработки нефти
и/или антидетонаторов.
Антидетонаторы - вещества, которые добавляются в бензин с целью повышения
его детонационной стойкости. Самым эффективным антидетонатором является
тетраэтилсвинец (ТЭС) - РЬ(С2Н4)4. Представляет собой тяжелую маслянистую,
бесцветную и сильно ядовитую жидкость. В качестве антидетонатора ТЭС
используется с 1921 года, однако более дешевого и столь же эффективного аналога
пока не создано. Об эффективности ТЭС можно судить по следующему факту: в
концентрации 0,05% он повышает октановое число на 15-17 единиц.
В чистом виде ТЭС в бензин не добавляется, так как образующийся в результате
сгорания оксид свинца имеет очень высокую температуру плавления (880'С) и не
выносится из камеры сгорания, осаждаясь в виде нагара на клапанах, свечах и
т.д. Поэтому в ТЭС добавляют вещества-выносители, вступающие в процессе
сгорания в реакцию со свинцом и его оксидами. В результате получаются легколетучие
соединения, которые выносятся из камеры сгорания с отработавшими газами. Смесь
ТЭС с выносителем и специальным красителем (для предупреждения о высокой
токсичности) называется этиловой жидкостью, а бензин, в который она
добавляется, называется этилированным.
Применение этилированного бензина недопустимо на автомобилях, оборудованных
специальными каталитическими нейтрализаторами для очистки отработавших газов.
Оксиды свинца выводят нейтрализатор из строя через несколько часов работы
двигателя.
В бензинах А-76, А-80, А-91 и А-92 применяются антидетонаторы на основе
ароматических аминов (экстралин, А4А, Дакс, Самин). Эти вещества малотоксичны,
не образуют нагара, стабильны и обладают хорошей эффективностью - в
концентрации до 1% повышают ОЧ бензина на 9 - 12 единиц. Одним из наиболее
эффективных антидетонаторов, широко применяемых в настоящее время в
высокоразвитых странах, является метил трет-бутиловый эфир (МТБЭ).
По свойствам МТБЭ близок к бензинам, имеет высокое октановое число,
нетоксичен. Добавка 10-15% МТБЭ в бензин повышает ОЧ на 6 - 12 единиц, что
позволяет получать неэтилированные бензины с высокой детонационной стойкостью и
хорошими экологическими характеристиками.
Условия хранения бензина должны соответствовать требованиям для любой
легкоиспаряющейся жидкости. Отсутствие герметизации при перекачке, хранении и
транспортировке приводит к потере легких фракций, что ухудшает пусковые
свойства бензина, снижает его ОЧ, усиливает нагарообразование в камере сгорания
за счет испарения выносителей свинца для этилированных бензинов. Повышенная
температура и солнечный свет ускоряют образование смол в бензине. Поэтому при
длительном хранении бензина рекомендуется держать его в доверху заполненной,
плотно закрытой канистре в темном, прохладном помещении. Ассортимент, состав и
качество автомобильных бензинов
Основную массу автобензинов в России вырабатывают по ГОСТу и техническим
условиям (ТУ) (см. табл.). Выпуск бензинов по ТУ обусловлен тем, что их
качество по отдельным показателям не отвечает требованиям ГОСТа, однако цена и
качество такого бензина вполне устраивает потребителей. По ТУ выпускают марки:
А-80, А-92, А-96, АИ-98.
Бензины по ГОСТу, в зависимости от испаряемости и, соответственно, пусковых
свойств, делятся на зимние, летние и всесезонные сорта. Зимние сорта содержат
больше легких спусковых фракций, поэтому заправка ими автомобиля летом может
вызвать паровоздушные пробки в топливной системе, приводящие к перебоям в
работе двигателя.
В целях повышения конкурентоспособности российских бензинов и доведения их
качества до европейских стандартов с 1 января 1999 года был введен в действие
ГОСТ Р 51105-97 "Топлива для двигателей внутреннего сгорания.
Неэтилированный бензин. Технические условия", который предусматривает
выработку только неэтилированных бензинов (максимальное содержание свинца не
больше 0,01 г/л). Этот ГОСТ не заменяет ГОСТ 2084-77, который позволяет
выпускать как неэтилированный, так и этилированный бензин. В зависимости от ОЧ
(по исследовательскому методу), установлено четыре марки бензинов:
"Нормаль-80", "Регуляр-91", "Премиум 95" и
"Супер-98". Первый предназначен для автотранспорта, использующего
А-76. "Регуляр-91" заменяет А-92, 93. Бензины "Премиум-95"
и "Супер-98" полностью отвечают западным стандартам и предназначены в
основном для автомобилей иностранного производства.
Дизельное топливо
Дизельное топливо предназначено для двигателей внутреннего сгорания с
воспламенением рабочей смеси от сжатия (дизелей). Представляет смесь
углеводородов керосиновой, газойлевой и соляровой фракций, получаемых в
результате перегонки нефти,с температурой кипения 180 - 360' С и плотностью
0,79-0,86 г/см. Воспламеняемость - важнейшее свойство дизельного топлива.
Определяется периодом задержки самовоспламенения (ПЗС), который складывается из
времени, затрачиваемого на распад топливной струи на капли, частичное их
испарение и смешение паров топлива с воздухом (физическая составляющая), и
времени, необходимого для завершения химических реакций и формирования очагов
самовоспламенения (химическая составляющая). Длительность ПЗС оказывает
исключительное влияние на процесс сгорания топлива и характеризуется цетановым
числом. Цетановое число (ЦЧ) - показатель, характеризующий способность
дизтоплива к самовоспламенению. Определяется методом, аналогичным методу
определения октанового числа бензина. ЦЧ дизельного топлива численно равно
процентному содержанию цетана (ЦЧ = 100) в смеси с Ю-метилнафталином (ЦЧ = 0),
эквивалентной по воспламеняемости испытываемому топливу при равных условиях
испытаний.
ЦЧ дизельного топлива оказывает существенное влияние на режим работы
двигателя. При низком (менее 45) ЦЧ, т.е. большом ПЗС, горение топлива
приобретает взрывной характер и резко повышает давление в цилиндре. Вызывает
повышенные ударные нагрузки на поршень и шатунные вкладыши, ускоряя их износ.
При высоком (свыше 50) ЦЧ, т.е. малом ПЗС, попадающее в цилиндр топливо
воспламеняется практически сразу, давление в цилиндре нарастает равномерно.
Однако при этом ухудшается процесс смесеобразования, что приводит к неполному
сгоранию топлива, падению мощности и экономичности двигателя, повышению
дымности отработавших газов. ЦЧ влияет на легкость пуска дизеля: чем ЦЧ выше,
тем быстрее запускается дизель при низкой температуре.
Прокачиваемость по топливной системе оценивается по вязкости,
низкотемпературным характеристикам, коэффициенту фильтруемости.
Вязкость топлива влияет на процесс образования топливо-воздушной смеси и
износ элементов топливной системы. Низкотемпературные характеристики определяют
рабочие свойства топлива в условиях пониженной температуры. К ним относятся: -
температура застывания (полная потеря текучести топлива), - температура
помутнения (начало выпадения кристаллов парафинов), - предельная температура
фильтруемости, при которой топливо способно проходить через фильтр с
установленной скоростью.
Коэффициент фильтруемости характеризует содержание в топливе механических
примесей, воды, смолистых продуктов окисления и т.д. Для товарного дизельного
топлива должен быть не выше 3.
Наиболее эффективный путь улучшения низкотемпературных характеристик -
введение специальных депрессорных присадок (до 0,1% от общего объема топлива).
Депрессор практически не влияет на температуру помутнения, однако позволяет
снизить температуры предельной фильтруемости и застывания на 10 - 20'С.
Нагарообразование в дизеле приводит к закоксовыванию форсунок, перерасходу
топлива, повышению износа и дымления. Топлива с большим содержанием серы, смол,
ароматических и олефиновых углеводородов, неорганических примесей дают большее
количество нагара.
Условия хранения. Те же, что и у бензина.
Ассортимент, состав и качество автомобильных дизельных топлив
Топлива для дизельных двигателей автомобилей вырабатываются, в соответствии
с ГОСТ 305-82, трех марок: "Л" - летнее, применяемое при температуре
воздуха выше 0'С; "3" - зимнее, двух видов: для применения до -20'С и
для применения до -30C;
"А" - арктическое, применяемое до -50'С.
Зимние дизельные топлива с депрессорными присадками (ДЗп). Получают на базе
летнего топлива добавлением незначительного количества присадок. Экологически
чистое дизельное топливо.
Выпускаются две марки летнего (ДЛЭЧ-В и ДЛЭЧ) и одна марка зимнего (ДЗЭЧ)
дизельного топлива с низким содержанием серы и ароматических углеводородов.
Экологически чистые топлива полностью соответствуют требованиям европейского
стандарта по содержанию серы в дизельных топливах.
Основное отличие от экологически чистого дизтоплива - улучшенное качество
благодаря использованию присадок (летом антидымной, зимой - антидымной и
депрессорной), которые снижают дымность и токсичность отработавших газов на
30-50%.
Газовое топливо
Сегодня в качестве моторного топлива применяется сжатый природный газ
(состоит на 85-90% из метана) и сжиженные газы (попутные нефтяные и газы
газоконденсатных месторождений).
Преимущества газовых топлив по сравнению с жидкими (бензином, дизельным
топливом): лучшие антидетонационные характеристики (ОЧ газомоторного топлива
достигает 100-105 единиц), легкость приготовления равномерной топливовоздушной
смеси, меньшее нагарообразование и отсутствие смыва масляной пленки со стенок
цилиндров. При переходе с жидкого топлива на газовое увеличивается срок службы
двигателя до капремонта, срок замены масла, реже требуется замена свечей зажигания,
суммарная токсичность выбросов в 2-5 раз меньше.
Недостаток газового топлива: низкая теплота сгорания, двигатели плохо
запускаются при низких температурах вследствие образования ледяных пробок в
топливной системе. Для нейтрализации эффекта затрудненного запуска на
отечественных автомобилях между газовым баллоном и редуктором высокого давления
устанавливается специальный подогреватель.
Обычно в холодное время года двигатель за пускается на бензине, а после
прогрева переводится на газовое топливо.
Спиртовое топливо
В качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания спирт
(преимущественно метанол) применяется с начала ХХ века, но в силу ряда причин
не получил широкого распространения. Достоинства спиртового топлива: высокая
детонационная стойкость (ОЧ более 90 единиц), удовлетворительная испаряемость,
минимальное нагарообразование, меньшая токсичность продуктов сгорания в
сравнении с бензином. Недостатки: отсутствие достаточного количества легких
(пусковых) фракций, низкая теплота сгорания. Высокая коррозионная агрессивность
и токсичность спиртов позволяют применять их, как правило, только в смеси с
бекзином.
Что должно быть на заправке
Сертификат удостоверящий, что топливо соответствует всем требованиям
нормативно-технической документации (ГОСТам, ТУ) на данную марку.
В сертификате указываются: - срок его действия; - изготовитель топлива; -
данные об испытательной лаборатории и органе, выдавшем сертификат.
В случае явного недолива топлива можно по требовать у работников АЗС
паспорта госповерки раздаточных устройств или проверки точности налива с
помощью специально откалиброванного мерника.
Если ваши претензии по качеству или (и) количеству заправленного топлива
сочтут необоснованными, следует сразу обратиться с требованием проверки данной
АЗС в экологический отдел Московской транспортной инспекции по адресу:
ул.Петрозаводская, д.32а, тел. 451-9207, факс 453-0303.
При обращении следует указать: номер АЗС, точный адрес, марку бензина и
номер колонки, с которой вы заправлялись, время заправки.
