Лаврик А.Н. Топливо для ДВС

Подождите немного. Документ загружается.

Подсчитано, что если бы весь свинец оставался в двигателе, то

уже через 40 часов раооты воя камера сгорания заполнилась бы овин- '

дом и его соединениями. При отсутствии вниосителя отработавшими

газами выносится лишь около 90% общего количества свинца.

Антидетонвцяонная эффективность ТЭС зависит от группового химиче-

ского состава топлив. Свойства углеводородов в той или иной мера по-

вышать свою детонационную стойкость добаыением антидетонатора на-

вивают приемистостью,. .

Наибольшей приемистостью к ТЭС обладают парафиновые, затем наф-

теновые и в меньшей степени - олефиновнэ и ароматические углеводо-

роды. Поэтому бензины прямой гоню! обычно обладают большей приеми-

стостью :с ТЭС, чем бензины вторичных методов переработки. Например,

при добавке к I кг бензина прямой гонки из Ромашкпнской нефти

0,41 г ТЭС октановое число увеличивается с 41 до 48 по моторному ме-

тоду, а дяя бензина каталитического крекинга - о 76,4 до 78,5. Мар-

ки этиловых жидкостей(Р--.9 , автомобильная ж др.) отличаются друг

от друга лишь видом выносителя.

При применении этилированных бензинов следует учитывать ряд осо-

бенностей. Этилированные бензины ядовиты. Этшшрование бензинов

увеличивает нагарообразованио в двигателях, и чем больше концентра-

ция ТЭС в бензине, тем больше образуется нагара. Нагар этилирован-

ных бензинов имеет поетшеннуэ температуру затаевания, что способст-

вует появлению калильного зажигания. Электрическое сопротивление

нагара, содержащего соединения свинца, падает при высоких темпера-

турах. Это ведет к перебоя.» в работе свечей и уменьшает срок их

служба.

При.применении этилированных бензинов ВОЗМОЖЕН свинцовые отложе-

ния на поверхности клапана и гнезда, что м^ует привести к нарушению

герметичности посадки клапана и даже к его прогару. Этилированные

бензины могут оказывать корродирующее действие на металлы в присут-

ствии вода.

Тетраэткловинец при обычных температурах окисляется кислородом .

воздуха с образованием не растворимых в бензине продуктов. Процесс

ускоряется при действии солнечного овета. Разложение ТЭС понижает

детонационную стойкость бензина, а образующийся осадок нарушает

тошгаьоподачу.

Установлено, что для высокооктановых ароматизированных бензинов

более эффективен тетраметилсвинец (ТМС) - (С Нз)ц Рв •

0н

имеет .

лучшую испаряемость, что способствует более равномерному распреде-

лению антидетонатора по даяиндрам

. .

В СССР проведены большие исследования нетоксичного антидетона-

тора ЩМ- CsHfMn(CGh . в состав которого входит марганец, В сред-

нем эффективность Ц1М и ТЭС для бензинов одинакова. Добавление ЩМ

в количестве до I г на I кг не повышает токсичнооти бензина. Это

основное преимущество ЦТМ по сравнению с ТЭС,

Недостаток присадок'ЩМ заключается в том, что образующийся на

электродах свечи нагар является проводником электрического тока.

Содержание ЦТМ в бензине в количестве 0,8 г/кг диктует необходимости

чистки свечей уже через 29 ч работы, что неприменимо дош эксплуа-

тации автомобилей. Ведутся работы в поиске эффективного преобразо-

вателя нагара.

4.6. Коррозионные и нагарообразующие свойства тошшв

Топлива мог* вывивать коррозионный износ деталей двигателя, при

наличии в них водорастворимых кислот и щелочей, органических кислот,

оёры и сернистых соединений.

Водорастворимые кислоты г щелочи являются случайными примэеяш

бензина, оставшимися от недостаточной их очастки. Ввиду высокой кор-

розионной агрессивности содержание их в топливах не допускается. На-

личие оценивается качественно, для чего перемешивают 50 мл топлива

о таким же количеством дистиллированной воды и на водн$ю вытяжку.дей-

ствуют индикаторами (метилоранж и фенолфталеин). Изменение цзета

индикаторов свидетельствует о присутствии в топливе водорастворимых

кислот и щелочи.

Помимо водорастворимых кислот в топливе присутствуют органичес-

кие водонерастворимые кислоты, главным образом г.афтенов„е. Это не

случайные-компоненты,и их полное удаление из Топлива затруднительно.

При больших концентрациях органические кислоты вызывают заметную

коррозию металлов, особенно'цветных. Их содержание в топливе огра-

ничивается показателем - кислотность топлива, Кислотность показыва-

ет, сколько миллиграммов едкого калия необходимо добавить к 100 мя

топлива мя нейтрализации кислот. Отечественные бензины шевт

;

кио-

лотность не более 3 мг КОН на 100 мл топлива.

Различают активные и неактивные сернистые соединения. Активные

соединения вызывают коррозию металлов при нормальных условиях. К

ним относятся сероводород, меркаптаны.и элементарная сера. Содер-

жанке в топливе активных сернистых соединений не допускается. Их

.наличие оценивается качественно пробой на модную Елаотинку. Для зто-

• '49

го плаотинку из электролитической меда выдерживают в топливе в те-

чение 3 ч при температуре 50°С. Воли в топливе содержатся актив-

ные сернистые соединения, то пластинка покрывается темным налетом

и пятнами. В этом случае топливо бракуют.

Рад оернистнх соединений при контакте о металлам не вызывают их

коррозии. Поэтому они не опасны дяя топливной аппаратуры. Их назы-

вают неактивными. Однако содержание неактивных соединений ограничи-

вается в тогяиве, так как rrppf сгорании они превращаются в окисла

серн, которые, соединяясь о парат® воды, образуют сернистую и серну®

кисло яг. Сера в Топливе не только вызывает коррозионный изноо дета-*

лей, но и снижает детонационные свойства топлива (рис. 22).

$ 3№

^ 200

^ т

Содержание серы & дензте, %

Рио. 22. Влияние содержания ceptpB бензине на яв-

ное двигателя (I) и октановые числа бен-

зина (2) ,

В случае применения топлив о повышенным содержанием серниотых

соединений принимают меры для защиты деталей от вредного влияния их

продуктов сгорания. Например, гильза цилиндров и кольца поршней из-

готавливают из кислотоупорного чугуна или юс хромируют.

Ускоренный износ двигателя, интенсивное старение моторных маоел

могут происходить не только вследствие коррозионных, но и нагарооб-

равующих свойств топлив. В результате нагаросбразсвашм происходит

абразивный изноо деталей двигателя, увеличиваются тершческта яэнря-

кения, за счет более выраженной неравномерности температурных по-

лей, Образование нагара в камере сгорания вызывает калильное зажи-

гание и детонационное сгорание.

Наиболее склонны к кагарообразовзнию, а также и к дымлению непре-

дельные и ароматические углеводороды. Наименьшую склонность к на.гаро*

образованию среди компонентов автомобильных бензинов имеют продукты

прямой перегонки нефти.

Содержание в топливе непредельных углеводородов оценивается од- -

ним из стандартных показателей - йодным числом. Йодное число пока-,

зывает, сколько граммов йода могут присоединить непредельные угле-

водороды, которые содержатся в 100 г топлива.

Современные бензины содержат незначительное количество непредель-

ных углеводородов. Склонность к нагарообраз'овакию этих бензинов

обусловливается в основном количеством и строением ароматических уг-

леводородов. Особенно активное нагарообразование наблвдаетоя прь:

содержании в топливе более 4С$ ароматических углеводородов. С повы-

шением молекулярного веса и температуры кипения нагарообразу-

юшие овойатва непредельных углеводородов увеличиваются. Поэтому на

процесс образования нагара в карбюраторном двигателе большое влия-

ние оказывает испаряемость топлива. Высококиняпще ароматические уг-

леводороды значительное время находятся в жидком состоянии ж при

действии высоких температур окисляются и служат источником нагара.

Склонность топлива к нагарообразованш зависит и от содержания з

нем фактических смол (рис. 23). Сущность метода определения количе-

ства фактических омол состоит в

выпаривании топлива горячей

струей воздуха. После испарения

на стенках остаются смолы,кото-

рые взвешивают. И* количество

измеряют в мг на 100 мя топлива.

Склонность тошшва образовы-

вать смолы в процессе хранения

и эксплуатации зависит от их

химической стабильности.под ко-

торой понимают стойкость про-

тив окисления кислородом возду-

ха и полимеризации. К низкотем-

пературному жкдкофазному окис-

лению более склонны углеводо-

роды о ненасыщенными связями.

500

№

300

№

nj _ г/ э >и

> j 20

Содержание о Змл/не.яг/рощ

Рио.23. Влияние содержания в бензи-

не фактических смол на образование

отложений во впуокном трубопроводе

(I) и нагара в камере сгорания (2)

Химическую стабильность •тошшв количественно оценивают индукцион-

ным периодом в минутах на специальном приборе (рио. 24). В бомбу

помещают 100 мл топлива, которое нагревают до Ю0°С в среде кисло-

рода при 0,7 МПа. 'Через определенное врэмя давление в. бомбе пздэет,

что являетоя следствием интенсивного

поглощения кислорода топливом. Время

от момента' нагрева топлива до Т00°С

и до момента падения дав/тения назы-

вают индукционным периодом. Отечест-

венные бензины имеют индукционный пе

риод не менее 900 мин.

Дяя замедления процесса смесеобра

эования, к тошгавам добавляют антиоки

слители - ингибиторы, а для уменьше-

ния каталитического влияния металлов

на смолообразование целесообразно до-

бавлять диэктивзторы металлов.

4.7. Ассортимент автомобильных

бензинов

Автомобильные бензины получают

компаундированием бензиндвых фракций

прямой перегонки, термического и ка-

талитического крекинга и каталитиче-

ского риформинга. В бензины добавля-

ют газовые фракции коксования, газо-

вый бензин, бутановую фракцию и др.

(табл. 7).

Рио.24. Схема прибора для

определения индукционного пе-

риода бензина: I - бомба; 2 -

стакан о бензином; 3 - мано-

метр; 4 - трубка подвода кис-

лорода; 5 - термометр; 6 - во-

дяная баня» 7 - подогреватель

Примерный состав автомобильных бензинов

Таблица 7

по объему)

Составные части

А-72

А-76 АИ-93

АИ-Э8

Дистилляты прямой перепонки 10-20

7-20

10-12

Дистилляты термического кре-

кинга и коксования

5-15 8-10

Ддотиллята каталитического

крекинга

45-60

50-60 30-40

Окончание таблицы 7

Составные части

А-72

А-76

АИ-93

АИ-98

Дистилляты каталитического ри-

форминга (платформинга)

Дистилляты каталитического ри-

форминга (платформинга)

5-15

10-40 40-60

Алкюют (высокооктановый ком-

понент)

0-5 15-20

35 '

Газовый бензин

2 2

Бутановая фракция

По мере развития процессов каталитического крекинга и риформинга

доля дистиллятов этик процессов в автомобильных бензинах увеличива-

ется за очет онижения доли дистиллятов прдаой перегонки и термичес-

кого крекинга. Это ведет к повышении октанового числа и термической

стабильности бензинов,.

С целью улучшения химической стабильности в бензины, содержащие

дистилляты тердачеокого крекинга и коксования, введет ингибиторе,

В наотоящее время промышленность выпускает пять марок автомобиль-

ного бен«Ла: четыре марки А-72, А-76, АИ-93, АИ-98 по ГОСТу 2084-77

и одна марка АИ-95 по ОСТу 38-019-75, Часть бензинов выпускается

оо Знаком качества (табл. 8), Буква А указывает'на то, что бенаго

автомобильный, цифра - величину октанового числа по моторному мето-

ду, если буква И - то по исследовательскому методу,

По нашему мнению, должно существовать лишь дав марки бензинов.'

типа А-76 для грузовых автомобилей щ типа АЙ-93 для легковых авто-

мобилей. Такой подход позволил бы идти по пути снижения содержания

ТЭС в бензине и получить экономический эффект в производстве и пот-

реблении автомобильных бензинов за счет сокращения ассортимента

и упрощения технологии.

Все автомобильные бензины, за исключением бензина АИ-98 и АИ-95,

подразделяются на летние и зимние. Летние рекомендуется попользовать

во всех районах страны, кроме северных и северо-восточных, в период

с I апреля по I октября. Зимние бензины имеют облегченный фракцион-

ный состав и предназначены для применения о I октября по I апреля.

Все этилированные бензины подкрашены, неэтилированные бензины

А-72 и АИ-95 не подкрашиваются. ,

В заводской инструкции на двигатбль указывается сановная марка

бензина. При отсутствии рекомендуемого топлива можно эксплуатиро-

вать автомобиль на других бензинах, имеющих более высокие октановые

Таблица 8

Свойства автомобильных бензинов

Показатели качества А-72 А-76 АЙ-93 АИ-98

АИ-Э5

"Экстра"

Детонационная стой-

кость, 04

не менее!

моторный метод 72

85 89

исследовательский

метод

93 98 96 -

Антидетонатор, " г

свинца на I кг бйнад»

яа, не более

0 тоут-%,

eseyer*

0,24

0,60 0,50 Отсут-

ствует

Фракционный ооотев,°0|

Начало перегонки,

м mmi

летний вид

35 35

зимний ВИД

Не нормируются

перегонка

1<Ж,ив

выше:

летний 70

. 70

70 70

зимний

55 55

- -

перегонка 60%,не ваше:

летний 115

115

аИ5

115

зимний

100 100

100

перегоняв 90*,не выше:

летний

• 180 180 180 180

Не ниже

135

35ШШЙ

160

160 160

конец перегоняя,

йе выше;

летний 195 195 Х95~р_

(205)

195

185

зимний 185

185

(195)

Остаток в колбе после

перегоняя,^, не более

1,5 1,5

1,5

0статок+потери,£,-не

более

4,0 4,0 4,0 4,0

(3,5)

4,5

Давление насыщенных

паров, мм рт.ст.*

летний, не более 500 500 500

500

400

Окончание таблица 8

Показатели качеотва

А-72

А-76.

АИ-93

АИ-98

АЙ-95

"Экстра

зимний,- в пределах 500-700

500-700 500-700

• -

Кислотность, ыг

K0H/IQ0 мл бензина,

не более

3(1)

3(0,8) 3(1) 2

Содержание фактических

смол на месте потреб-

ления. «г/100-мл бен-

зина, не более 10 10(8) 7(2) 7(5) 3

Индукционный период

до этапирования, мин,

не менее 600

, 990

(1200)

, эвд

(1200)

900

(1300)

600

Содержание oepi не

более

0,12

, о.г

(0,62)

ОД

(О.0-Т)

ОД

(0,65)

од

Испытание на медной

пластинке

Виде

ИВ £

е т

Вода, механические

примеси, водораствори-

мые кислоты и щелочи

0 то у Т 0 Т В у ВТ

Цвет этилированного

бензина

Желтый

Оранжа-

во-

краовый

Синий

Оранжа-

во-

краовый

*Бензин А-72 в некоторых а:учзях этилнруют.

"В скобках данные дом бензинов, аттестованных Гоеудапотвеннш

знаком качества.

числа. При этом необходимо обращать внимание, за очет какого фактора

увеличено октановое чиоло бензина заменителя; Например, в бензине

Art-93 в два раза больше содержится свинца по сравнению с бензином

А-76. Следовательно, перевод двигателя на работу с бензина А-76 на

АИ-93 может привести к увеличению нагароотлсжений, поэтому возникает

большая вероятность прогара клапанов и поршней; Если октановое чио-

ло увеличено за счет группового состава, то нет основания считать, .

что запас по детонации может привести к каким-то нарушениям в рабо-

те двигателя.

Применение бензина о более низкими;октановыми числами, чем ука-

зано в инструкции на двигатель, ведет к воаникиовенив детонации. Be-

№

ди в эпизодических случаях возникает такая необходимость, то следу-

ет уменьшить угол опережения зажигания в пределах октан-корректора

я принять мери по более эффективному охлаждению двигателя.

При отсутствия автомобильных бензинов допускается попользовать

авиационные бензины и их смеси. Авиационные бензины икают худшие

пусковые .овойства и некоторые сорта содержат я 3-4 рйза больше ТЭС

go сравнении с автомобильными.

Промныленность выпускает неэтилированный авиационный бензин Б-70

я втялированиве бензины Б-100/130, Б-95/130, Б-91/Н5. Буква Б ука-

зывает на то, что бензин авиационный, цифра в числителе характеризу-

ет 04 по моторному методу, цифра в знаменателе указывает на сортность

бензина. Сортность характеризует детонационную отойкость При работе

двигателя на богатой смеся. Сортноотью называют выраженную в про-

центах индикаторную мощность, развиваемую двигателем на испытуемом

топливе, по сравнений с мощностью, развиваемой им при работе на тех-

ническом язооктане в условиях начальной детонация. Например, сортноот*

130 показывает, что детонационная стойкость бензина позволяет двига-

телю путем повышения наддува развить мощность на 30% выше, чем на

топливе ТЭИ, нря тех же условиях.работы.

5. ДИЗЕЛЬНЫЕ ТОПЛИВА ,

5.1. Требования к дизельным топливам

Организация процессов топливоподачи. смесеобразования и сгорания

в дизельных двигателях отличается от карбюраторных двигателей. Это

подача топлива в цилиндра двигателя при высоких давлениях прецизи-

онными паррми для обеспечения внутреннего смесеобразования, в десят-

ки раз меньшее время, отводимое на смесеобразование, самовоспламене-

ние топливовоздушной смеси.

Дизельные двигатели имеют существенные преимущества по сравнению

с карбюраторными двигателями. Применение высоких степеней слития

в сочетания о внутренним смесеобразованием и качественное регулиро-

вание рабочей смеои приводит к снижению эксплуатационных расходов топ-

лива транспортных средств с дизельными двигателями на 30-50$ по срав-

нению о карбюраторными. Дизельные двигатели имеют меньшую токсич-

ность ихлошгах газов. Себестоимость дизельных топлив в 2-3 раза

меньше высокооктановых бензинов, так как дизельные топлива внраба-

таваютоя, главным образом,прямой перегонкой. Поэтому дизелизация на-

родного хозяйства является эффективным средством экономии топлив,

оздоровления воздушного бассейна. Дизельные двигатели могут рабо-

тать на широкой фракции нефти, ооотоящей из лигроиновнх, керосино-

вых и бензиновых фракций. Это позволит в дальнейшем получать из

нефти в два раза больше дизельного топлива.

Для обеспечения высокого реоурса и надежности работы, экономич-

ности рабочего цикла и'эксплуатационных качеотв дизельных двигате-

лей при различных температурах окружающей среды к дизельным топ-

ливам предъявляют высокие требования, которые иногда превосходят

требования к высокооктановым бензинам. Однако эти требования в

значительной степени завидят от назначения двигателя и его яонструк-

тивннх особенностей. Йо можно сформулировать обед® требования,

предъявляемые к дизельным тошигаам:

- бесперебойное поступление в цилиндры двигателя и высокое каче-

ство смесеобраахания при различных температурах окружающей среда|

- низкая температура самовоспламенения, обеспечивающая легкий

пуск и своевременное начало воспламенения прс работе двигателя на

различных режимах (принципиальное отличие дизельных тошшв от кар-

бюраторных и состоит в противоположности требований по температуре

самовоспламенения)

- высокая полнота сгорания в цилиндре двигателя к минимальная

дамность й токоичноеть выхлопных газов;

- отсутствие коррозионъо-активных продуктов ж смолвотгт соедине»

ний, вызывающих коррозию ж изноо деталей, образование нагаре ж от-

ложений в камере сгорания;

- выоокая стабильность при длительном хранении;

- возможно меньшая пожарная опасность.

Этим требованиям в большей степени удовлетворяет смесь углеводо-

родов о определенными физико-химическими свойствами, которая в по-

лучила название дизельных тошшв, -

5.2. Свойства дизельных тошгав, влияющие на подачу

их в цилиндры двигателя "

Надежная, бесперебойная подала дизельных тошшв в цилиндры двига-

теля в широком диапазоне нагрузочных и окороотных режимов его рабо-

ты при различных температурах окружающей ореды зависит главным обра-

зом от наличия в топливе механических примесей и воды, от ЕЯЗЯООТИ,

температуры помутнения и застывания, фильтруемооти.

В дизельных топливах для автотракторной техники не допускаются

механические примеси и вода. Виага в топливе может вызвать коррозию

№