Бензины
Бензин является основным топливом для ДВС с принудительным воспламенением от искры. Для обеспечения надежной работы двигателей на всех режимах к бензину предъявляются следующие требования:
- обеспечение бездетонационной работы двигателей на всех режимах;
- хорошая испаряемость, т. е. фракционный состав и давление насыщенных паров должны обеспечивать легкий пуск двигателя и хорошую приемистость в любых эксплуатационных условиях, не вызывая паровых пробок;
- высокая химическая стабильность, предотвращающая образование смол и осадков при хранении, смолистых отложений в топливоподающей системе и нагара в камере сгорания;
- низкотемпературная стойкость, т. е. он не должен застывать и расслаиваться при низких температурах;
- быть химически нейтральным к материалам из которых изготавливают двигатели и топливоподающие устройства.
Детонационная стойкость бензина является одним из основных показателей качества топлива. Детонационная стойкость бензина оценивается октановым числом, которое определяется с помощью анализаторов.
Если детонационная стойкость бензина низкая, в него добавляют антидетонаторы. Такие как тетраэтилсвинец, тетраме-тилсвинец, циклопентадиенилтрикарбонил марганца-2, пентакарбонил марганца, метилциклопентадиэтил—карбонил и др.
Автомобильный бензин подразделяют на летний и зимний. Летний бензин применяется во всех районах страны, кроме северных и северо-восточных, с 1 апреля по 1 октября, в южных районах — круглый год. Зимний бензин применяется круглый год в северных и северо-восточных районах страны, а в восточных районах — с 1 октября по 1 апреля.
Летом давление насыщенных паров бензина не должно превышать 66 кПа, зимой — 93 кПа.
Сегодня выпускаеется ряд марок бензинов с улучшенными экологическими свойствами: Аи-80ЭК, Аи-92ЭК, Аи-95ЭК, Аи-98ЭК, Аи-80Экп, Аи-92Экп, Аи-95Экп, АИ-98Экп.
С целью снижения вредных веществ в отработавших газах были приняты нормы «Евро-1», «Евро-2» и «Евро-3».
Бензины должны соответствовать требованиям EN 228, утвержденным европейским комитетом стандартизации в 1993 г. Действующий в настоящее время в России ГОСТ 2084—77 не удовлетворяет этим требованиям. Новый ГОСТ Р 51105—97 предусматривает применение только неэтилированных бензинов Аи-80, Аи-91, Аи-95 и Аи-98, в которых содержание свинца (10 мг/л) соответствует международным нормам (табл. 4.1.1).
Таблица 4.1.1. Выдержка из ГОСТ Р 51105—97
С января 1999 г. в России предусмотрен выпуск четырех марок неэтилированных бензинов: Normal-80, Regular-91, Premi-um-95, Super-98, в которых нет железосодержащих антидетонаторов, содержание тетраэтилсвинца не более 0,010 r/л. В бензине Normal-80 содержание марганца не более 0,5 г/л, а в бензине Regular-91 — 0,18 г/л.
В странах Европы используются бензины марок: Суперплюс, Супер, Премиум, Европейский, Регулар.
В США применяются бензины марок: Регулар, Мидгрейд, Премиум и Суперпремиум с содержанием свинца менее 0,0026 г/л.
На азиатско-тихоокеанском рынке производят бензины марок: 91 RON, 92RON, 95RON 97RON с содержанием свинца до 0,01 г/л.
Дизельное топливо
Дизельное топливо представляет собой нефтяную фракцию, основу которой составляют углеводороды с температурой кипения от 200 до 350°C. В дизельном топливе содержится по массе около 87 % углерода, 13 % водорода, до 0,5 % серы, незначительное количество кислорода и азота.
Качество дизельного топлива определяют следующие показатели:
- фракционный состав (влияет на полноту сгорания, дымность и токсичность отработавших газов);
- воспламеняемость (определяет мощностные и экономические показатели работы двигателя);
- вязкость и плотность (определяют бесперебойность подачи топлива, распыливаемость, смесеобразование, работу топливных фильтров);
- изменение свойств при низких температурах;
- наличие примесей (влияет на работу топливной аппаратуры и цилиндропоршневой группы);
- температура вспышки;
- наличие сернистых соединений, непредельных углеводородов (является причиной нагарообразования, коррозии и изнашивания деталей системы питания).
Кроме того, свойства дизельного топлива не должны меняться при длительном хранении.
Фракционный состав является одним из важных показателей эксплуатационных качеств топлива. Слишком большое количество легких или тяжелых фракций ухудшает процесс горения. В первом случае горение сопровождается чрезмерным повышением давления, что вызывает стук в двигателе. Небольшое количество легких фракций облегчает пуск двигателя. Большое количество тяжелых фракционных приводит к неполному сгоранию топлива и, следовательно, является причиной дымления, увеличения расхода топлива и приводит к большому нагарообразованию.
Цетановое число (ЦЧ) — основной показатель воспламеняемости дизельного топлива, которое определяет процесс пуска двигателя, жесткость рабочего процесса (скорость нарастания давления в цилиндрах работающего двигателя), расход топлива и дымность отработавших газов.
ЦЧ определяют по методу «совпадения вспышек» на установках ИТ9-3, ИТ9-ЗМ или ИТД-69.
В соответствии с ГОСТ 305—82 выпускаются три марки дизельного топлива:
- Л — летнее, применяется при температуре окружающей среды 0°C и выше;
- 3 — зимнее, применяется при температурах окружающей среды до -30°C;
- А — арктическое, применяется при температурах окружающей среды до -50°C.
Для улучшения качества дизельного топлива используются присадки: изопропилнитрат и циклогексил нитрат для повышения цетанового числа, ПДП для улучшения низкотемпературных свойств топлива.
В настоящее время появилась возможность использовать летние марки дизельного топлива зимой при температуре до -30°C, добавляя в топливо депрессорные присадки.
В табл. 4.1.2 даны значения некоторых показателей дизельного топлива.
Таблица 4.1.2. Значения показателей дизельного топлива (выдержки из ГОСТ 305—82)
Показатель | Топливо | ||
Л | 3 | А | |
Цетановое число, не менее | 45 | 45 | 45 |
50 % объема | 280 | 280 | 255 |
96 % объема | 360 | 340 | 330 |
Кинематическая вязкость при температуре 20°C, мм2/с | 3,0—6,0 | 1,8—5,0 | 1,5—4,0 |
Температура застывания,°C, не выше | -10 | -35 | -55 |
Температура помутнения,°C, не выше | -5 | -25 | — |
Температура вспышки в закрытом тигле,°C, не ниже | 40 | 35 | 30 |
Содержание меркштгановой серы, %, не более | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
Содержание смол в 100 г, мг, не более | 40 | 30 | 30 |
Кислотность, мг КОН/100 см, не более | 5 | 5 | 5 |
Йодное число на 100 г, не более | 6 | 6 | 6 |
Зольность, %, не более | 0,01 | 0,01 | 0,01 |
Коксуемость десятипроцентного остатка, %, не более | 0,30 | 0,30 | 0,30 |
Коэффициент фильтрации, не более | 3 | 3 | 3 |
Плотность при температуре 20°C, кг/м3, не более | 860 | 840 | 830 |
Выпускаются дизельные топлива с улучшенными экологическими свойствами, в которых серы содержится 0,05—0,1%.