Критеррии оценки качества бензина

Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры). Качество бензина определяется многими показателями, важнейшими эксплуатационными из которых являются:

· испаряемость

· детонационная стойкость

1. Испаряемость. Для того, чтобы обеспечить полное сгорание топлива в двигателе, необходимо переходить в течение короткого времени из жидкого состояния в пар смешиваясь с воздухом, и в определенном соотношении - 1:14 - т.е. создать рабочую смесь. В зависимости от конструкции двигателя существуют различные способы формирования рабочей смеси. По физико-химическим параметрам, определяющим изменчивость бензина, они включают в себя давление паров, фракционный состав, скрытую теплоту испарения, коэффициент диффузии паров, вязкость, поверхностное натяжение, теплоемкость, плотность. Из них наиболее важными параметрами, которые определяют изменчивость бензина, являются давление паров и фракционный состав. Эти два параметра определяют начальные свойства бензинов.

Давление насыщенных паров зависит от температуры и от соотношения паровой и жидкой фаз и уменьшается с уменьшением температуры и увеличением отношения паровой фазы к жидкой. В лабораторных условиях давление насыщенных паров определяют при температуре 37,8°С и соотношении паровой и жидкой фаз (3,8-4,2):1 в "Бомбе Рейда" (ГОСТ 1756-52) или аппарате с механическим диспергированием типа "Вихрь" (ГОСТ 28781-90). [10 ]Фракционный состав бензинов определяют перегонкой на специальном приборе, при этом отмечают температуру начала перегонки, температуру выпаривания 10, 50, 90% фракции и конца кипения, или объем выпаривания при 70, 100 и 180°С. Требования к фракционному составу и давлению насыщенных паров бензинов определяются конструкцией автомобильного двигателя и климатическими условиями его эксплуатации. С одной стороны, необходимо обеспечить запуск двигателя при низких температурах, с другой стороны - предотвратить нарушения в работе двигателя, связанные с образованием паровых пробок при высоких температурах. Пусковые свойства бензина зависят от содержания в нем легких фракций, которое может быть определено по давлению насыщенных паров и температуре перегонки 10% фракций или объему легких фракций, выкипающих при температуре до 70°С. Чем ниже температура окружающего воздуха, тем больше легких фракций требуется для запуска двигателя.

1. Бензиновые стартовые свойства ухудшаются при уменьшении их давление насыщенного пара, и при давлении 34 кПа концентрации паров бензина в рабочей зоне настолько мала, что становится невозможным, чтобы запустить двигатель. Таким образом, он может ограничивать не только верхний, но и нижний уровень давления насыщенного пара. Однако чрезмерное содержание низкокипящих фракций в бензине может привести к проблемам в теплом двигателе, связанный с замком парообразования в топливной системе. Причиной формирования паровой пробки в двигателе топливо интенсивное испарение из-за перегрева. В условиях жаркого климата, это явление может быть широко распространена. Блокировка паров Образование зависит от волатильности бензина, температуры и конструкции двигателя. Чем выше давление насыщенных паров бензина, ниже начальной точки кипения и перегонки 10% и более объемной доли кипятили при температуре до 70 ° С, тем больше склонность к паровой пробки. Из содержания низкокипящих фракций в бензине зависит от его физической стабильности, то есть, склонность к потери при испарении. Наибольшие потери от испарения бензины, содержащие в своем составе кипящих углеводородов: бутан, изо-пентан. От фракционного состава зависит от таких факторов, как скорость прогрева двигателя, его ускорение, износ цилиндро-поршневой группы.

Наиболее существенное влияние на прогрев обороты двигателя оказывает приемистость, имея 50% температуру перегонки бензина. С низкой температурой кипения 90% бензина также влияет на эти характеристики, но в меньшей степени. Скорость нагрева двигателя, его ускорение зависит от температуры окружающей среды. Чем ниже температура, тем ниже должна быть 50% температура перегонки бензина, чтобы обеспечить быстрый разогрев и хороший отклик дросселя двигателя. Для нормальной работы двигателя очень важна полнота испарения топлива, которое характеризуется температурой перегонки бензина и 90% конечной точки кипения. Неполное испарение топлива в системе впуска части может входить в камеру сгорания в жидком виде, промывочного масла из стенок цилиндра. Пленка жидкости через зазоры поршневых колец может проникать в корпус, происходит процесс разжижения масла. Это приводит к повышенному износу и негативно сказывается на мощности и КПД двигателя.[2]

Детонационная стойкость.Этот показатель характеризует способность автомобильных бензинов противостоять самовоспламенению при сжатии. Высокая детонационная стойкость топлив обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя. Процесс горения топлива в двигателе осуществляется по радикально-цепному механизму. При сжатии рабочей смеси температура и давление повышаются и начинается окисление углеводородов, которое интенсифицируется после воспламенения смеси. Если углеводороды несгоревшей части топлива обладают недостаточной стойкостью к окислению, начинается интенсивное накапливание перекисных соединений, а затем их взрывной распад. При высокой концентрации перекисных соединений происходит тепловой взрыв, который вызывает самовоспламенение топлива. Самовоспламенение части рабочей смеси перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части топлива, к так называемому детонационному сгоранию. Детонация вызывает перегрев, повышенный износ или даже местные разрушения двигателя и сопровождается резким характерным звуком, падением мощности, увеличением дымности выхлопа. На возникновение детонации оказывает влияние состав применяемого бензина и конструктивные особенности двигателя. Показателем детонационной стойкости автомобильных бензинов является октановое число, показывающее содержание изооктана (в % объема) в смеси с н-гептаном, которая по детонационной стойкости эквивалентна топливу, испытуемому в стандартных условиях. В лабораторных условиях октановое число автомобильных бензинов и их компонентов определяют на одноцилиндровых моторных установках УИТ-85 или УИТ-65. Склонность исследуемого топлива к детонации оценивается сравнением его с эталонным топливом, детонационная стойкость которого известна. Октановое число на установках определяется двумя методами: моторным (по ГОСТ 511-82) и исследовательским (по ГОСТ 8226-82). Методы отличаются условиями проведения испытаний. Испытания по моторному методу проводят при более напряженном режиме работы одноцилиндровой установки, чем по исследовательскому.

Таким образом, октановое число, определяемое с помощью двигателя, как правило, ниже. Октановое число, полученное с помощью двигателя в большей степени характеризует сопротивление детонации топлива, когда транспортное средство работает в условиях высоком тепловом вынужденном режиме октанового числа, полученном методом исследования, характеризуются большей топлива при работе на частичной нагрузке. Разница между октановым числом бензина называется чувствительностью бензина. Самая высокая чувствительность (9-12) отличаются бензин каталитического крекинга и каталитического риформинга, содержащий ненасыщенные и ароматические углеводороды. Менее чувствительные (1-2 шт.) К режиму работы двигателя алкилбензола и прямогонный бензин, состоящий из парафиновых и изопарафиновых углеводородов. Получается сопротивление требований бензина зависит от конструктивных особенностей двигателя, среди которых определяющим является степень сжатия.

Так как увеличение степени сжатия позволяет повысить производительность и эффективность работы двигателя, это является определяющим фактором в развитии автомобилестроения. Таким образом, прогресс в автомобильной промышленности приводит к постоянному увеличению требований к высокооктанового бензина, используемых. Стабильность Детонация автомобильного бензина определяется их углеводородного состава. Он имеет самые большие ароматические соединения детонационной стойкости.

Самая низкая детонационная стойкость у парафиновых углеводородов нормального строения, причем она уменьшается с увеличением их молекулярной массы. Октановые числа бензинов каталитического риформинга зависят от жесткости режима процесса. При жестком режиме они достигают ОЧИ = 95-99 (исследовательский метод) и ОЧМ = 86-90 (моторный метод), при мягком режиме соответственно 83-85 и 74-79. Бензины термических процессов (крекинга, коксования) содержат до 60% олефиновых углеводородов и по детонационной стойкости превосходят прямогонные бензины: ОЧИ = 68-75, ОЧМ = 62-69. Бензины каталитического крекинга помимо олефиновых углеводородов содержат ароматические и изопарафиновые углеводороды. Их детонационная стойкость выше, чем бензинов, получаемых термическими процессами. Учитывая постоянно возрастающие требования к уровню детонационной стойкости товарных бензинов, размеры необходимых вложений также увеличиваются. Самым дешевым и до недавнего времени наиболее распространенным способом повышения детонационной стойкости товарных бензинов было добавление к ним алкилсвинцовых антидетонаторов, в частности тетраэтил- или тетраметилсвинца в виде этиловой жидкости. Бензины, в которые добавлена этиловая жидкость, называют этилированными. С 1 июля 2003 года, согласно законопроекту, принятому Госдумой РФ, в России запрещаются производство и оборот этилированного бензина.

Алкилсвинцовые антидетонаторы а также продукты их сгорания являются высокотоксичными. В дополнение к высокой токсичности, использование этилированного бензина предотвратить широкое применение на транспортных средствах катализаторов выхлопных газов, так как продукты сгорания свинца катализатора отравления. В качестве альтернативы антидетонаторы для повышения детонационной стойкости автомобильных бензинов в России разрешена и используется в производстве бензина органических соединений марганца, железа, ароматических аминов. Антидетонаторы на основе органических соединений марганца или железа, менее токсичен, не повреждает каталитические системы последующей обработки, однако их применение вызывает серьезные проблемы, связанные с месторождений железа и оксидов марганца в камере сгорания из поверхностей клапана горящих свечей. Это приводит к нарушению искры, перегрева и коррозии выпускных клапанов, поверхность (свечение) воспламенения топлива и, в конечном итоге, к ухудшению мощностных и экономических характеристик двигателя, его преждевременному износу.Широкое распространение в России и за рубежом при производстве высокооктановых бензинов получил метил-третбутиловый эфир (МТБЭ). МТБЭ имеет октановые числа смешения: 115-135 по исследовательскому методу и 98-110 по моторному. Способность бензинов к повышению детонационной стойкости при добавлении антидетонаторов называют приемистостью.

Рассмотрим нормативы качества бензинов и тенденции их изменения.

Основная масса автомобильных бензинов для реализации в России вырабатывается по ГОСТ 2084 (Приложение А) или ТУ 38.001165. В зависимости от октанового числа выпускают по ГОСТ 2084 марки бензинов А-76, Аи-91 или Аи-95, а по ТУ 38.001165 - марки Аи-80, Аи-92 или Аи-96. Требования, устанавливаемые этими и другими документами, эволюционируют в соответствии с общемировой тенденцией изменения качества бензинов. В основном, эти изменения отражают выполнение экологических требований (снижение содержания свинца, серы, бензола, ароматических и олефиновых углеводородов) и требований автомобилестроителей по улучшению важнейших эксплуатационных свойств топлива (повышение октанового числа, оптимизация испаряемости бензинов по давлению насыщенных паров и фракционному составу).[2]

Отражением этой тенденции является исключение в ТУ 38.001165 всех марок этилированных бензинов и появление норматива по бензолу - "не более 5% объёма", снижение нормы по сере до "не более 0,05 массовых %", введение нижнего ограничивающего требования к давлению насыщенных паров "не ниже 35 кПа". С 01.01.99 г. на территории Российской Федерации действует ГОСТ Р 51105-97 "Бензины автомобильные неэтилированные", который практически полностью соответствует требованиям на Европейские бензины, изложенные в стандарте EN 228 в редакции до 2000 г. и соответствующие эколого-санитарным требованиям Евро-2. ГОСТ Р 51105-97 содержит требования на четыре сорта автомобильных бензинов: Нормаль-80, Регуляр-92, Премиум-95 и Супер-98 (все неэтилированные с содержанием свинца не более 0,01 г/л). Некоторые нефтяные компании производят бензины по новому ГОСТу, однако этого не очень заметно по маркировке колонок на АЗС, где пока не введено новых обозначений марок бензинов, хотя на некоторых уже встречается маркировка колонок на Супер-98. Это связано с пока еще небольшой долей бензинов, выпускаемых по ГОСТ Р 51105. С 01.08.99 г. введен в действие стандарт

Ассоциации автомобильных инженеров РФ СТО ААИ 007-98 "Бензины автомобильные. Технические требования". Стандарт имеет статус рекомендательного и по основным показателям идентичен ГОСТ Р 51105-97. Стандарт ААИ содержит дополнительные требования к бензинам по образованию отложений на впускных клапанах, а также по влиянию бензинов на отложения и износ деталей двигателей.

Отличается новый стандарт и маркировкой бензинов:

· Нормаль-80,

· Регуляр-91,

· Регуляр-92,

· Супер-95

· Супер-плюс-98, что соответствует Европейской маркировке бензинов.

В России с 01.07.00 г. был введен новый стандарт на автомобильные бензины (ГОСТ Р51313-99), который устанавливает минимальные требования к бензинам, обязательные к исполнению независимо от того, по каким документам они выпускаются. В качестве обязательных должны соблюдаться нормативы по октановым числам, бензолу "не более 5% объёма", содержанию серы "не более 0,05-0,10 массовых %" для разных марок и т.п. С 1 июля 2000 года все бензины, выпускаемые по техническим условиям, должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 51313-99. Соответствие бензинов, выпускаемых по техническим условиям, требованиям ГОСТ Р 51313-99 проверяется при сертификации бензинов, которая является обязательной.

В Европе с 01.01.2000 г. вступили в действие нормы Евро-3. Это повлекло за собой ужесточение требований к автомобильному бензину по содержанию свинца с 0,013 до 0,005 г/л, по содержанию серы с 0,05% до 0,015% и по содержанию бензола с 5% до 1%. Введены, также, ограничения по содержанию ароматических углеводородов - не более 42% и по содержанию олефиновых углеводородов - не более 18% объёма. Нормы Евро-3 реализованы в России введением с 01.07.02 нового стандарта - ГОСТ Р 51866. В 2004-5 гг. в Европе вводятся более жесткие нормы Евро-4, которыми снижается норматив по ароматическим углеводородам до 35% и по содержанию серы до "не более 0,005 массовых %".

Дата добавления: 2017-01-14