Бензин это смесь – Состав бензина, физические и химические свойства

Топливо для бензиновых двигателей и его характеристики

Для бензиновых двигателей применяют бензин – легкое топливо, представляющее собой светлую жидкость, быстро испаряющуюся на воздухе и хорошо воспламеняющуюся. С химической точки зрения бензин является смесью лёгких углеводородов, получаемых из нефти и нефтепродуктов.
Температура кипения бензина может варьировать в достаточно широких пределах — от 33 до 205 °C (в зависимости от содержания примесей).
Бензин несколько легче дизельного топлива – его плотность составляет 0,71…0,74 г/см³, тогда как у дизтоплива этот показатель может достигать 0,85 г/см³.
При сжигании бензина выделяется значительная тепловая энергия – его теплотворная способность может превышать 10 тыс. ккал/кг.
Замерзает бензин (в отличие от дизельного топлива) при достаточно низкой температуре – примерно -70…-74 °C.

Наиболее важными свойствами бензина являются испаряемость, антидетонационная стойкость и теплота сгорания.

***

Испаряемость бензина

Испаряемость бензина характеризует условия смесеобразования и состав горючей смеси во впускной системе двигателя, склонность бензина к образованию паровых пробок в топливной системе автомобиля, а также полноту сгорания бензина и степень разжижения моторного масла бензиновыми фракциями.

Испаряемость бензина оценивается следующими комплексными и единичными показателями, определяемыми лабораторными методами: фракционным составом, давлением насыщенных паров, склонностью к образованию паровых пробок (соотношение пар-жидкость).

Испаряемость бензина должна обеспечивать оптимальный состав топливовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя независимо от способа ее приготовления (карбюрация, впрыск).
С испаряемостью бензина связаны такие характеристики двигателя, как пуск при низких температурах, вероятность образования паровых пробок в системе питания в летний период, приемистость автомобиля, скорость прогрева двигателя, а также износ цилиндропоршневой группы и расход топлива.

Содержание тяжелых фракций бензина ограничивают, так как в определенных условиях эксплуатации они могут испаряться не полностью и попадать в цилиндры двигателя в жидком состоянии. При этом топливо в цилиндрах смывает масляную пленку, из-за чего увеличивается износ, разжижается масло, повышается расход топлива.

Давление насыщенных паров — фактор, влияющий на надежность работы топливной системы, а также на потери от испарения, загрязняющие атмосферу при хранении, транспортировании и применении бензина.

***

Детонационная стойкость бензина

Детонационная стойкость – свойство бензина, определяющее возможную степень сжатия двигателя.
Детонация представляет собой особый вид сгорания горючей смеси, протекающего с явлениями взрыва отдельных объемов смеси при чрезвычайно высоких скоростях распространения фронта пламени в камере сгорания (2000 м/с и выше). Для сравнения: при нормальном сгорании эта скорость составляет 20…40 м/с, т. е. в 50…100 раз меньше, чем при детонационном сгорании. Детонационное сгорание топлива сопровождается значительным повышением давления в зоне детонации.

При детонационном сгорании смеси в двигателе слышны резкие металлические стуки, объясняемые ударами волн высокого давления о стенки камер сгорания, цилиндров и днищ поршней и возникновением вибрации деталей.
Кроме того, наблюдаются дымный выпуск с искрами вследствие неполного сгорания топлива и закипания жидкости в системе охлаждения из-за усиленной теплоотдачи стенкам камер сгорания и цилиндров.
В результате неполного сгорания топлива, усиленной теплоотдачи и увеличения механических потерь мощность и экономичность двигателя резко снижаются.

Длительная работа двигателя при детонационном сгорании может привести не только к повышенному износу его деталей, но и к образованию крупных дефектов в виде трещин и деформации деталей или даже их разрушения. Детонация обычно возникает в случае применения топлива несоответствующего сорта, а также при перегрузке и перегреве двигателя.

Возникшая в двигателе детонация при работе автомобиля, не имеющая систематического характера, может быть устранена уменьшением нагрузки на двигатель (путем перехода на низшую передачу) и прикрытием дроссельной заслонки карбюратора.
Систематическая детонация при работе двигателя с правильно установленным зажиганием свидетельствует о недостаточно высоких антидетонационных свойствах используемого топлива.

Показателем, характеризующим антидетонационные свойства бензина, является его октановое число.

***

Октановое число бензина

Октановое число бензина определяют на специальной установке, представляющей собой одноцилиндровый двигатель с изменяемой степенью сжатия, сравнением антидетонационных свойств испытуемого бензина со свойствами эталонного топлива – приготовляемой в разных пропорциях смеси сильнодетонирующего топлива (гептана) и стойкого против детонации топлива (изооктана) – эквивалентной смеси.

При одинаковых антидетонационных свойствах эквивалентной смеси и испытуемого бензина октановое число бензина принимают равным процентному содержанию изооктана в эквивалентной смеси. Чем больше октановое число бензина, тем меньше он детонирует при сжатии и тем большую степень сжатия может иметь двигатель, работающий на этом бензине.
Октановое число бензина является очень важным свойством топлива, поскольку, как мы знаем из теплотехники, от степени сжатия зависят многие динамические и экономические характеристики двигателя внутреннего сгорания, в том числе – его КПД. Т. е. чем выше степень сжатия в цилиндрах двигателя, тем эффективнее протекают процессы преобразования тепловой энергии в механическую.

Для повышения октанового числа бензина и уменьшения возможности его детонации в двигателях с повышенной степенью сжатия в некоторых сортах бензина используют специальные добавки – антидетонаторы. Наиболее сильным из применяемых антидетонаторов является этиловая жидкость, добавляемая к бензину в небольших количествах. Бензин с добавками этиловой жидкости называют этилированным. Этилированный бензин ядовит, поэтому в него добавляют красящее вещество для отличия от обычного бензина. Обращаться с этилированным бензином следует очень осторожно, соблюдая правила техники безопасности. В последнее время производство этилированного бензина в России запрещено.

Для автомобилей с карбюраторными двигателями применяют бензин марок: АИ-92, АИ-95, АИ-98. Буква «А» в маркировке бензина означает «автомобильный», буква «И» — метод определения октанового числа (исследовательский), цифры – октановое число бензина.

***

Оптимальный состав горючей смеси

Процесс смесеобразования заключается в смешивании бензина в распыленном состоянии с воздухом в определенной пропорции. Горючая смесь должна удовлетворять двум основным требованиям:

• при воспламенении в цилиндре двигателя смесь должна сгорать очень быстро (в течение короткого промежутка времени), чтобы обеспечить соответствующее давление газов на поршень в начале рабочего хода;
• бензин, входящий в состав горючей смеси, должен сгорать полностью, чтобы выделялось наибольшее количество теплоты, и работа двигателя была наиболее экономичной. Неполное сгорание топлива ведет к его выбросу в систему выпуска отработавших газов, что приводит к его неоправданному перерасходу. Кроме того, двигатель сильно дымит, а на стенках цилиндров интенсивно откладывается копоть и сажа.

Подробнее процессы горения топлива рассматриваются на отдельной странице сайта.

Для быстрого и полного сгорания горючей смеси необходимо, чтобы бензин с воздухом смешивались в строго определенной массовой пропорции, было очень мелко распылен и хорошо перемешан с воздухом. В этом случае каждая мельчайшая частица бензина будет окружена частицами кислорода в требуемом для полного окисления количестве. Не следует забывать, что горение – это процесс окисления топлива, т. е. его химическое взаимодействие с кислородом, сопровождающееся выделением тепловой энергии.

Состав горючей смеси в зависимости от соотношения топлива и воздуха в ней характеризуют специальным показателем – коэффициентом избытка воздуха α, представляющим собой отношение действительного количества воздуха в смеси (в кг), приходящегося на 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству, обеспечивающему полное сгорание 1 кг топлива.

Как указывалось в предыдущей статье, в зависимости от соотношения масс бензина и воздуха различают нормальную, обедненную, обогащенную и богатую горючую смесь.

Нормальной называют смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха – теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания бензина. Коэффициент α для нормальной горючей смеси равен единице.
Соотношение 1:15 является примерным (обычно системы питания бензиновых двигателей регулируются на нормальный состав 1:14,7), поскольку с точки зрения химии количество кислорода в смеси должно обеспечивать окисление водорода и углерода, содержащихся в данной марке бензина. В процессе сгорания участвует не только кислород воздуха, но и кислород, в том или ином количестве содержащийся в самом топливе. Если учесть этот факт, а также то, что в разных марках и сортах бензина может содержаться разное массовое количество водорода и углерода (основных теплотворных компонентов топлива), то можно понять, что состав нормальной смеси для разных сортов бензина будет несколько отличаться.

Обедненной (α = 1,1…1,15) называют смесь, в которой имеется незначительный избыток воздуха по сравнению с нормальной смесью, а бедной (α > 1,2) – смесь, в которой воздуха существенно больше, чем необходимо для полного сгорания бензина.

Обогащенная смесь (α = 0,85…0,9) имеет недостаток воздуха – до 13 кг на 1 кг топлива. Скорость сгорания обогащенной смеси возрастает, в результате чего давление газов в цилиндрах двигателя увеличивается. Такая смесь позволяет развить двигателю максимальную мощность, но при этом общий расход топлива увеличивается из-за неполноты его сгорания.

Богатая смесь имеет значительный недостаток воздуха (α < 0,85). В такой смеси из-за нехватки кислорода бензин сгорает не полностью, что вызывает снижение мощности двигателя при значительном расходе топлива.
В результате догорания несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе возникают хлопки, что является внешним признаком сильного обогащения рабочей смеси. При чрезмерно обогащенной смеси, когда содержание воздуха достигает 5 кг на 1 кг бензина (α < 0,4), смесь совсем не воспламеняется.

Анализируя свойства горючей смеси разных составов, можно сделать следующие выводы:

Если двигатель по условиям работы не должен развивать полно мощности (при средних нагрузках), то самой выгодной является обедненная смесь, поскольку расход топлива при этом значительно снижается. Некоторое уменьшение мощности двигателя в этом случае при его работе с неполной нагрузкой значения не имеет.

При больших нагрузках целесообразно работать на обогащенной смеси, так как двигатель при этом развивает наибольшую мощность. Несколько повышенный расход топлива вследствие кратковременности работы двигателя на данном режиме не вызывает заметного увеличения общего расхода топлива за большой период времени.

Работа двигателя на бедной или богатой смесях, вызывающих снижение мощности и экономичности двигателя, недопустима.

***

Принцип работы простейшего карбюратора

k-a-t.ru

Топливная смесь — Энциклопедия журнала «За рулем»

Топливная смесь: бедная, богатая. Процесс горения

Современная система управления двигателем следит за тем, чтобы в его цилиндрах сгорала экологически чистая топливовоздушная смесь. Но некоторые автомобилисты, меняя прошивки, в том числе, влияющие на состав смеси, хотят добиться еще большей мощности или меньшего расхода топлива.
Законы физики едины для любой техники. Но то, что в поршневом двигателе скрыто от наших глаз, в реактивном порой видно снаружи. Особенно ярко — на самолетных газотурбинных двигателях. У отлично настроенного двигателя АЛ-31 пламя форсажа не желтоватое, как на двигателях многих других фирм, а прозрачно-синее, что говорит о высокой чистоте сгорания, меньшем расходе топлива. Вот только добиться такого результата, не ухудшая устойчивости работы двигателя, далеко не просто.
Вот так горит топливо и в первоклассном автомобильном двигателе. Современный автомобильный двигатель, получив подобную «идеологию», основательно поумнел. Избавляя человека от забот, машина сама себя диагностирует, сообщает о «болячках», подсказывает, когда ехать к мастерам.
В России любое горючее вещество – бензин, керосин, солярку, спирт, газ – народ называет топливом, хотя ничто не может гореть без окислителя. Чаще всего это кислород воздуха. Что же и как полыхает в цилиндрах широко распространенных бензиновых двигателей?
Распыленное форсунками горючее испаряется в каналах перед впускными клапанами. В цилиндрах же сгорает газообразная рабочая смесь горючего и воздуха. Она «гомогенная» (одного состава по всему объему), – такую электронной системе управления двигателем (ЭСУД) проще контролировать. Но если у кого-то еще трудится карбюраторный автомобиль, то многое справедливо и для него, – разница лишь в способах регулирования режимов работы.
В частности, для надежного воспламенения важно, как соотносятся в рабочей смеси массы воздуха и горючего. Смесь из 14,7 г воздуха и 1 г бензина называют стехиометрической. Воздуха ровно столько, сколько нужно для полного сгорания бензина. Отклонения от этого идеала для удобства оценивают так называемым коэффициентом избытка воздуха λ. В нашем примере. Если λ больше единицы, смесь называют бедной, меньше – богатой. При λ = 1 возможна полноценная окислительная реакция, не оставляющая неиспользованных компонентов. В отработавших газах (до первого датчика кислорода в системе выпуска) два основных продукта сгорания – углекислый газ СО2 (13,7 % по объему) и водяной пар h3O (13,1 %). Азот воздуха не горюч, – этот балласт занимает 71,5%. Правда, в реальном двигателе не все так гладко, как в теории. Даже при сжигании стехиометрической смеси в отработавших газах присутствуют СО (до 0,7 %) и СН (до 0,2 %). А на режимах с высокими температурами могут появиться и токсичные оксиды азота NOx – около 0,1 %.
С этими дозами ядов трехкомпонентный каталитический нейтрализатор справляется практически стопроцентно, это его штатный режим работы. Первые два он «доокислит» (дожжет), а оксиды NOx восстановит до безвредного азота N₂.
Карбюратор и при самой грамотной регулировке не может гарантировать стехиометрии даже на основных режимах работы, не говоря уже о переходных. Отсюда экологические проблемы. Это основная причина того, что о карбюраторах (при всей их простоте и привлекательности для кого-то) автомобильный мир постепенно забывает.
Но убавим немного воздуха… При λ = 0,8…0,9 получается смесь для режимов высокой мощности, ибо скорость ее сгорания самая высокая. Но некоторая часть «заряда» в цилиндре не успевает прореагировать, доли СО и СН, как и расход топлива, несколько выше, чем при стехиометрии.
Еще меньше воздуха? Слишком богатая смесь горит неэффективно. Расход топлива велик, мощность снижена, в отработавших газах много токсичных продуктов – СО, СН и С. Первый из них – окись углерода, «угарный газ без цвета и запаха». Из-за дефицита кислорода он «недоокислился» до СО₂. Второй – «углеводороды», пары горючего, не успевшие воспламениться и выброшенные в трубу. Третий – появившиеся в ходе реакций частицы углерода (черная копоть), которым тоже не хватило воздуха, чтобы догореть.
Копоть нарушает работу свечей – угольные «мостики» прерывают искрообразование – и в нейтрализаторе дожигается слишком много топлива, он перегревается, а при температурах свыше 1000^оС ему приходит конец. Поэтому система самодиагностики, обнаружив, что в каком-то цилиндре слишком много пропусков воспламенения, отключает его форсунку – и сигнализирует: «проверь двигатель!»
Ну а если окислителя так мало, что смесь невозможно зажечь, ее называют переобогащенной. Именно поэтому плотные бензиновые пары в баке не взрываются даже при неисправном, сильно искрящем электрическом указателе уровня топлива.
Начнем обеднять смесь, добавляя к стехиометрической воздуха. Смесь с λ = 1,05…1,1 обеспечивает наилучшую экономичность, но с ощутимым недобором мощности. Такая смесь горит медленней, а лишний воздух равносилен балласту, уносящему в трубу часть полезной теплоты. При сильном обеднении смеси (в основном, у двигателей с непосредственным впрыском топлива в цилиндры) начинают так быстро расти выбросы NOx ,что обычный нейтрализатор с ними не справляется. Это сильно усложняет систему очистки отработавших газов. Но для двигателей, работающих преимущественно при стехиометрии (то есть обычных инжекторных) эта тема не актуальна. Наконец, смесь, в которой так много воздуха, что она не воспламеняется, называют переобедненной. Так, если при резком открытии дросселя мотор «проваливает», – значит, впрыск топлива не поспевает за поступлением воздуха. Хорошо известная причина – засорение топливного фильтра на входе в бензонасос!
Итак, сегодня для наиболее распространенных инжекторных двигателей оптимальной считается стехиометрическая смесь. Такова их основная настройка, прописанная в так называемых «заводских прошивках». Экономичность и мощность двигателя – на приемлемом уровне, вреда для экологии минимум. Ну а знать или не знать, как работает система, ваше личное дело. Немногие представляют себе устройство современного компьютера, а пользуются же! Важно вовремя замечать неполадки, – а устранить их обязан сервис.
Для простоты укрепления знаний можно обратиться к житейским примерам, – например, к газовой плите или деревенской печке. Если при работающем двигателе уменьшить подачу воздуха, закрыв дроссель, то ЭСУД синхронно снизит подачу топлива. А кухонная печка начнет выделять угарный газ СО.
О том, что угарного газа выделялось много, говорят черные, обугленные головешки. Почему уголь не сгорел? – Не хватило кислорода. Значит, оксида углерода СО было немало… Будь в печи пламя, как в кузнечном горне, – белое, ревущее – остался бы в ней только светлый (минеральный, не горючий) пепел.
Ну а с выстуженной печкой обращение иное. С поверхности холодных дров летучие углеводороды испаряются слабо. А цепная реакция горения устойчива и вообще возможна лишь при условии, что температура в очаге быстро достигнет градусов 800. Поэтому начинать растопку надо с мелкого топлива, но в большом количестве, чтобы поверхность горения была как можно большей. Это сухой хворост, стружки, щепки, береста, газеты. Налицо немало общего с двигателем.
Напомним, при пуске совсем холодного бензин слабо испаряется – и получить нужный состав смеси, не прибегая к каким-то дополнительным мерам, затруднительно. Поэтому контроллер прикажет форсункам настолько увеличить подачу бензина, чтобы смесь в цилиндрах смогла воспламеняться. А по мере прогрева двигателя расход топлива, в соответствии с «прошивкой мозгов», по определенному закону снижается.
Но печка – это пример «дикого», неорганизованного, горения. Гораздо показательнее экспериментировать с газовой горелкой. Бедную газо-воздушную смесь иной раз и не запалишь: хлопок – а огня нет! Если же загорится, то шумно, неустойчиво, временами даже отрываясь от горелки.
На снимках – опыты с портативной горелкой. При минимальном притоке воздуха богатая смесь от пьезо-искорки даже не загорается. От спички – неохотно. Пламя желтоватое, вялое – сразу закоптило наш стальной стержень. Затем прибавили воздуха – и получили смесь, которая отлично загорается от искры. Пламя голубое, ровное, горячее, копоти нет, стержень нагрелся докрасна. Вот эта регулировка – наилучшая.
Всякий двигатель, сжигающий топливо, неспроста называют тепловым – в нем есть та же «печка», только с лучше организованной работой. И задача, по большому счету, та же: максимум эффективности при минимуме вреда. Остается напомнить (см. график): невозможно при одном и том же составе смеси одновременно добиться максимума мощности и минимума расхода топлива. Посему оптимальной для наиболее распространенных инжекторных двигателей считается стехиометрическая смесь. С нею и мощность достаточная, и экономичность приемлемая, и вред природе – минимальный.

Подписи к фото:
1. Так горит богатая газово-воздушная смесь. Пламя горелки желтоватое и, в сравнении с правильной регулировкой, – «прохладное». Подопытный стержень закопчен.
2. Сжигаем газово-воздушную смесь оптимального состава. Пламя голубое, стержень нагрет докрасна. А позади него пламя уже не голубое – оно подсвечено частицами окалины и т. п., отрывающимися от поверхности металла.

wiki.zr.ru

Что такое бензин? Технология производства, состав и свойства бензина :: SYL.ru

Практически каждый житель нашей страны знает, что такое бензин. Это известно даже детям школьного возраста, однако все эти знания слишком обобщенные. Многим известно лишь то, что эта жидкость необходима автомобилю для того, чтобы ехать. Но из чего делают бензин, какие виды бывают и как его получают – все это знают немногие. Давайте попытаемся разобраться в этих вопросах.

Что такое бензин?

Это горючее (топливо), использующееся для работы двигателей внутреннего сгорания, которыми оснащено большинство автомобилей (есть также машины на электрических моторах, где данное топливо не используется). Если говорить подробнее, то это смесь определенных углеводородов легкого типа, которые имеют температуру кипения в диапазоне 30-200 градусов по Цельсию. Плотность горючего составляет 0.7 г/см³, а его теплопроводность – 10500 ккал/кг. Это его основные характеристики. Есть также и такие параметры как марка и детонационная стойкость, но об этом немного позже.

Технология производства бензина

Нефть – основное сырье для изготовления этого топлива. Его получают посредством перегонки нефти, гидрокрекинга и дальнейшей ароматизации. Специальные бензины дополнительно очищаются от ненужных компонентов в составе, а также обогащаются разными добавками, которые в народе называют присадками.

Также известны такие случаи, когда при изготовлении бензина используется другое углеводородное сырье. К примеру, в Эстонии во время существования СССР бензин изготавливали из горючих сланцев, следовательно, его можно произвести из смол коксования и полукоксования с последующей очисткой. Синтез-газ также может быть сырьем для изготовления данного топлива (синтез-газ – это конверсии метана и газификации угля) – есть соответствующие технологии с применением когазина и синтина.

Классическая технология

Чаще всего при изготовлении бензина применяется стандартная технология на нефтеперерабатывающих заводах, которая предполагает смешивание определенных составляющих:

1. Легкая нафта – прямогонный бензин (нафта – это легкая фракция углеводородов, которую получают при перегонке нефти).
2. Изомеризат (продукт изомеризации нафты).
3. Риформат (продукт риформинга тяжелой фракции углеводородов).
4. Бензин, полученный в результате разложения тяжелых фракций первичной перегонки.
5. Бензин гидрокрекинга (продукт разложения тяжелых фракций, который уцелел после вакуумной и атмосферной перегонки).
6. Специальные присадки.

Самый простой способ получить автомобильный бензин – отобрать легкие фракции при перегонке нефти и повысить октановое число с помощью добавления большого количества присадок.

Разновидности

Теперь вы понимаете, что такое бензин – это самая легкая жидкая фракция нефти, получаемая при перегонке этого черного сырья. В стандартный углеводородный состав этого топлива входят молекулы длиной от C 5 до C 10. Однако важно понимать, что есть разные типы этого топлива, поэтому состав и свойства бензинов могут существенно отличаться. Все зависит от того, как именно было получено горючее. Ведь его можно произвести не только посредством грубой перегонки нефти. Его получают даже из тяжелых фракций нефти (так называемый крекинг-бензин) и из попутного газа.

Газовый бензин

Интуитивно понятно, что данный продукт получают путем переработки нефтяного газа. В его составе содержатся предельные углеводороды, число атомов углерода в которых более трех. Существует стабильные и нестабильный газовый бензин. Стабильный может быть легким и тяжелым – он применяется в нефтехимии как сырье. Чаще всего используется на заводах органического синтеза, но также может использоваться для изготовления автомобильного бензина. При этом его просто смешивают с другими типами топлива.

Крекинг-бензин

Его получают путем дополнительной перегонки нефтепродукта. В среднем перегонка нефти дает всего лишь 10-20% бензина. Для увеличения этого числа тяжелые фракции нефти нагревают, что позволяет разорвать большие молекулы в их составе на мелкие. Это и есть крекинг, хотя технологический процесс в данном случае описан примитивно. С помощью данной технологии при перегонке нефти удается получить до 70% топлива от объема обрабатываемого сырья.

Пиролиз

Данная технология является очень похожей на крекинг. Есть лишь одно отличие – более высокая температура нагрева исходного сырья (700-800 градусов). Пиролиз позволяет довести выход бензина из сырья в объеме до 85%.

Октановое число и детонационная стойкость

Одной из самых важных характеристик бензина является его детонационная стойкость, которая определяется октановым числом. Существует топливо разных марок: Аи-92, Аи-95, Аи-98. Все эти марки бензина получают путем смешивания компонентов, которые были получены в результате разных технологических процессов. Естественно, существует ГОСТ, который регламентирует пропорции смешивания компонентов, что в итоге позволяет получить топливо с определенным октановым числом. Так, марка бензина Аи-98 имеет октановое число 98, марка Аи-95 – 95.

В данном случае октановое число 95 говорит о том, что в составе бензина содержится 95% изооктана и 5% гептана. Для разных стандартов двигателей (Евро-4, Евро-5) рекомендуют использовать тот или иной бензин. Разница между ними заключается в степени сжатия, при которой происходит детонация топлива (микровзрыв).

После первичной перегонки нефти обычно получают бензин с октановым числом 70. Такое топливо является низкосортным и ненужным, поэтому к нему добавляют разные добавки для повышения октанового числа (самой распространенной является тетраэтилсвинец, но также могут использовать и другие антидетонаторы).

Так, с помощью смешивания определенных компонентов и добавки присадок получают нужное топливо с конкретным детонационным числом. Производители автомобилей на базе двигателей стандарта Евро-5 рекомендуют заливать в бензобак определенное топливо. Бензин Аи-95 показан именно для таких моторов. Двигатели стандарта Евро-4 хорошо работают с топливом с более низким октановым числом – 92. Если же в мотор стандарта Евро-5 залить бензин Аи-92, при его работе возможна так называемая преждевременная детонация. Она случается из-за того, что бензин в цилиндрах воспламеняется раньше времени, из-за чего двигатель работает немного неправильно. При этом может наблюдаться потеря тяги и повышенный расход бензина. Если же в мотор стандарта Евро-4 добавить топливо Аи-95, то там взрывы бензина могут происходить с запозданием, что тоже плохо. Поэтому желательно использовать только тот бензин, который рекомендует производитель двигателя.

Определение октанового числа

Есть разные способы определить октановое число. Самый простой – измерить его с помощью портативного прибора. Его достаточно вставить в емкость с топливом, и он покажет значение октанового числа.

Второй способ – исследовательский. Его проводят с помощью однопоршневого двигателя без имитации напряженной езды. Также могут применять и моторный метод. При нем используется однопоршневый мотор с имитацией напряженной езды.

Применение

Бензин в основном используется для работы двигателей внутреннего сгорания. Также его могут использовать в качестве растворителя. Существует авиационный и автомобильный бензин. Первый, что следует из названия, используется в авиации, и его основное отличие заключается в более высоком октановом числе. В его составе гораздо больше легких фракций.

Автомобильный бензин можно разделить на 2 категории: летний и зимний. Последний производится с повышенным содержанием углеводородов, и его температура кипения — ниже. Это необходимо для того, чтобы при отрицательных температурах он эффективно взрывался в камере сгорания двигателя. Такое топливо в основном продается в северных регионах России, а в южных регионах оно появляется на автозаправках в конце осени и не исчезает до начала весны.

Заключение

Теперь вы знаете, из чего делают бензин, а, главное – как. Нефть была и остается основным сырьем для изготовления топлива, поэтому потребность человечества в ней сейчас просто огромна. Пока что не существует серьезных (кроме урана) конкурентов среди энергоносителей, которые бы могли конкурировать с нефтью. Что касается самого бензина, с каждым годом он усовершенствуется, что сказывается на детонационной стойкости. Автомобильные двигатели также совершенствуются, и уже сегодня есть моторы, работающие на бензине с октановым числом 100 и 102. Однако основная масса современных двигателей потребляет топливо марки Аи-92 (более старые силовые установки) или Аи-95 (новые), но многие новые машины оснащаются двигателями, которые лучше работают с бензином Аи-98.

www.syl.ru

Бензин – его производство, маркировка, октановое число

Бензин – сложно вспомнить что-то более привычное для автомобилиста. Ежедневно автомобили сжигают сотни тысяч литров этого топлива, однако мало кто из автовладельцев всерьез задумывался над тем, как его производят, об особенностях состава топлива и других аспектах.

Немного терминологии

Содержание статьи

Как сообщают справочники, бензином именуется смесь лёгких углеводородов разных типов:

1. Ароматические;
2. Олефиновые;
3. Парафиновые и прочие.

Эти углеводороды обладают горючими свойствами. Температура кипения смеси варьируется от 33 до 250 °С, что зависит от применяемых присадок.

Из чего делают бензин

Схема производства бензина

Горючее выпускается на мощностях нефтеперерабатывающих заводов. Сам производственный процесс очень сложен и делится на несколько циклов.

Сначала сырая нефть поступает на предприятие по трубопроводам, закачивается в огромные резервуары, после чего отстаивается. Далее начинается промывка нефти – в нее добавляется вода, а потом пропускается электрический ток. В итоге соли оседают на дно и стенки резервуаров.

Во время последующей атмосферно-вакуумной перегонки происходит подогрев нефти и ее деление на несколько типов. Осуществляются 2 этапа обработки:

1. Вакуумная;
2. Термическая.

По завершении процесса первичной переработки начинается каталитический риформинг, во время которого происходит очередное очищение бензина и извлечение фракций 92-го, 95-го и 98-го бензина.

Фото: aif.ru

Это процесс, который еще называют вторичной переработкой, включает 2 основных этапа:

1. Крекинг – очистка нефти от примесей серы;
2. Риформинг – наделение субстанции октановым числом.

Видео: Как делают бензин из нефти. Просто о сложном

По окончании данных этапов проходит контроль качества горючего, который занимает несколько часов.

Примечательно, что отечественные заводы (в большинстве) из 1 тонны нефти получают 240 литров бензина. Остальное приходится на газ, дизтопливо, мазут и авиационное горючее.

Что такое октановое число

Эта фраза известна очень многим, однако далеко не все знают, что именно означает данный термин и почему он так важен.

Октановое число – это способность топлива (в том числе и бензина) противостоять самопроизвольному возгоранию под давлением. Иначе говоря – его детонационная стойкость.

В процессе работы двигателя поршень сжимает топливно-воздушную смесь (такт сжатия). В этот момент, когда готовая смесь находится под давлением, может произойти ее самопроизвольное воспламенение еще до того, как свеча зажигания дала искру. В народе это явления называется одним словом – «детонация». Характерным признаком детонации являются шумы в двигателе – металлический звон.

Следовательно, чем выше октановое число, тем выше способность горючего сопротивляться детонации.

Маркировка бензина

На АЗС можно встретить самые разные наименования, не исключая и наиболее привычные для большинства автомобилистов. Обычно бензин маркируется литерами «А» и «АИ». Их расшифровка:

1. «А» – это обозначение свидетельствует, что бензин автомобильный;
2. «АИ» – буква «И» означает метод, которым было определено октановое число.

Существует 2 способа определения октанового числа – исследовательский (АИ) и моторный (АМ).

Исследовательский метод – он определяется путем тестирования топлива на одноцилиндровой силовой установке, при условии переменной степени сжатия, частоте вращения коленвала в 600 об/мин, угле опережения зажигания в 13° и температуре воздуха (всасываемого) в 52 °С. Эти условия аналогичны небольшим и средним нагрузкам.

Моторный метод – его определение осуществляется на аналогичной установке, однако прочие условия другие. Температура воздуха (всасываемого) составляет 149 °С, частота вращения коленвала равна 900 об/мин, а угол опережения зажигания переменный. Такой режим аналогичен высоким нагрузкам – езда в гору, работа мотора под нагрузкой и т. д.

Следовательно, число АМ всегда ниже, нежели АИ, а разница в показаниях свидетельствует о чувствительности горючего к работе силового агрегата в разных режимах. Примечательно, что в некоторых государствах на Западе октановое число определяется как среднее между значениями «АМ» и «АИ». В РФ же обозначается только более высокое значение «АИ», что и можно увидеть на всех АЗС.

Марки бензина

Чаще всего на отечественных заправочных станциях встречаются следующие обозначения:

• Бензин АИ-98.  Отличается высоким октановым числом. В отличие от АИ-95, который производится в соответствии с ГОСТом, 98-й выпускается согласно ТУ 38.401-58-122-95, а также ТУ 38.401-58-127-95. В производстве этой марки бензина запрещено применение алкилсвинцовых антидетонаторов. Выпуск данного высокооктанового бензина осуществляется с использованием ряда компонентов – толуола, изопентана, изооктана и алкилбензина.
• Экстра АИ-95 – бензин повышенного качества, что достигается путем применения присадок антидетонационного типа. Производится из дистиллятного сырья, бензина каталитического крекинга, с добавлением изопарафиновых элементов (ароматических) и газового бензина. В составе нет свинца, что обеспечивает высокое качество бензина.
• АИ-95 – основное отличие от Экстра АИ-95 в концентрации свинца, которая выше на 30%;
• АИ-93 – делится на 2 категории: этилированный и неэтилированный. Этилированное топливо выпускается на основе бензина каталитического риформинга (мягкий режим) с добавлением в его состав толуола и алкилбензина, а также бутан-бутиленовой фракции. Неэтилированный выпускается из того же бензина каталитического риформинга (жесткий режим), с добавлением бутан-бутиленовой фракции, алкилбензина и изопентана;
• АИ-92 – наиболее распространенный на рынке бензин среднего качества, с содержанием присадок антидетонационного типа. Максимальная плотность – 0,77г/смА-923. Может быть как этилированным, так и неэтилированным;
• АИ-91 – отличается содержанием присадок антидетонационного типа. Это неэтилированный бензин с ненормированной плотностью и определенным процентом свинца в составе;
• А-80 – состав этого бензина аналогичен таковому у АИ-92. Максимальная плотность – 0,755г/смА-803;
• А-76 – обычно применяется в сельском хозяйстве. Выпускается этилированный и неэтилированный А-76 с ненормируемой плотностью. В его составе содержатся присадки разных типов (антиокислительные и антидетонационные), прямогонный бензин, а также итоговые продукты коксования, пиролиза и крекинга (термического и каталитического).

Видео: Аи-92 или Аи-95? Разгон до 100км и расход топлива на Mazda Demio (Ford Festiva Mini Wagon)

Какой бензин заливать?

Многие ищут ответ на этот вопрос, чтобы ненароком не навредить двигателю. В данном случае все просто – требования к топливу указаны в инструкции по эксплуатации конкретного автомобиля, а также продублированы на обратной стороне лючка бензобака. Если производитель в качестве рекомендуемого топлива указал АИ-95, то заливать нужно именно его, а заправляться 92-м можно только на свой страх и риск. Однако стоит помнить, что в мануале и на этикетке может быть указано как октановое число, так и марка топлива.

Также в мануале могут быть записаны разные типы бензина. Например:

1. АИ-92 – допустимый;
2. АИ-95 – рекомендуемый;
3. АИ-98 – для улучшения характеристик.

Как видно, заливать в бак необходимо только рекомендуемое производителем авто топливо. Впрочем, использование бензина с более высоким октановым числом никакого вреда двигателю не нанесет. Ведь чем выше октановое число, тем медленнее скорость горения и больше КПД топлива, что благотворно сказывается на отдаче двигателя, экономичности и других моментах. Как правило, прибавка в мощности и экономичности достигает 7%. Кроме того, современные машины комплектуются ЭБУ, которые учитывают качество горючего и его октановое число, корректируя настройки.

Это значит, что в бак современного автомобиля с атмосферным мотором необходимо заливать АИ-95 на качественной АЗС. В крайнем случае, допускается АИ-92. Также можно ориентироваться на степень сжатия – если она ниже 10 ед., можно заливать АИ-92. Если выше – только 95-й.

Что касается турбированных двигателей, то для них рекомендуемое топливо – АИ-98 или Экстра АИ-95, но  не АИ-92.

Можно ли смешивать бензин?

Этим вопросом задаются многие. В целом от смешивания горючего с разным октановым числом ничего катастрофического не произойдет, но только если смешивать рекомендуемый бензин с более высоким (по октановом числу). К примеру, рекомендуемый для машины 92-й смешать с 95-м. Однако понижать не нужно. Также стоит помнить, что плотность у бензина с разным октановым числом различается, так что его смешивания может вообще не произойти – горючее с более высоким октановым числом просто окажется вверху бака, а с низким внизу.

В целом, чтобы сохранить двигатель, рекомендуется не экономить, заправляться только на сертифицированных станциях крупных сетей (не франшиза) и лить в бак бензин с октановым числом, рекомендованным изготовителем (но не ниже).

avtomotoprof.ru

Автомобильные бензины

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

Детонационная стойкость. Октановое число и методы его определения

Основным свойством бензина является детонационная стойкость, характеризующая его способность сгорать в цилиндрах двигателя без детонации.

Детонация — это сгорание рабочей смеси в цилиндрах двигателя со скоростью, превышающей скорость звука. В рабочей смеси образуются углеводородные перекиси, которые самовоспламеняются и сгорают со сверхзвуковой скоростью 1500…2500 м/с (при нормальном сгорании – 10…35 м/с). Это явление сопровождается резкими металлическими стуками, перегревом и падением мощности двигателя. При детонации в двигателе возникают ударные нагрузки, которые могут стать причиной его разрушения. Показателем, определяющим детонационную стойкость бензина, является октановое число; чем оно выше, тем меньше возможность появления детонации.

Кроме октанового числа на возникновение детонации при работе двигателя влияют эксплуатационные факторы:

• перегрев двигателя
• большая нагрузка при малой частоте вращения коленчатого вала
• ранняя установка зажигания

Из конструктивных факторов, влияющих на возникновение детонации, следует отметить такие, как форма камеры сгорания, расположение свечи зажигания, диаметр цилиндра, а также важнейший конструктивный параметр двигателя – степень сжатия.

Для каждого типа бензинового двигателя допускается применение бензина со строго определенным октановым числом, которое обусловливается степенью сжатия двигателя: чем выше степень сжатия, тем большее октановое число должен иметь бензин. Октановое число определяют моторным и исследовательским методами, суть которых заключается в сравнении работы одноцилиндрового двигателя на испытуемом бензине и эталонном топливе. В качестве эталонного топлива используют смесь двух углеводородов – изооктана и нормального гептана. Октановое число первого принимают равным 100 единицам, второго – нулю. Если составлять смесь из этих углеводородов в определенном процентном соотношении, то оно и будет характеризовать октановое число. Так, смесь из 76 % изооктана и 24 % гептана будет равноценна бензину с октановым числом 76.

Испытание бензина моторным методом проводят следующим образом: вначале запускают двигатель на испытуемом бензине и доводят его при повышении нагрузки до возникновения детонации, которая фиксируется по шкале указателя детонации; затем переводят питание двигателя на эталонную смесь, имеющую октановое число, примерно на две единицы большее, чем у бензина. Если в фиксированном режиме нагрузки детонация не появится, двигатель переводят на другую смесь (с октановым числом, меньшим на две единицы) и вновь наблюдают за возникновением детонации. При ее появлении подсчитывают октановое число как среднее арифметическое октановых чисел двух взятых эталонных смесей. С целью большей достоверности указанное испытание проводят три раза.

Исследовательский метод испытания бензина по схеме проведения не отличается от моторного, различие заключается лишь в режиме нагрузки на двигатель в момент испытания: нагрузка устанавливается несколько меньшая, чем при моторном методе. В результате детонация возникает при использовании эталонных смесей с большим содержанием изооктана, поэтому октановое число, получаемое исследовательским методом, будет на несколько единиц выше. Например, октановое число бензина А-76, определенное по моторному методу, соответствует бензину АИ-80.

Если испытание проводят исследовательским методом, то при маркировке бензина А после буквы А; означающей, что бензин является автомобильным, следует буква И (отсутствие этой буквы указывает на моторный метод проведения испытания).

Для повышения октанового числа в некоторые бензины добавляют специальные присадки. Чаще всего это этиловая жидкость с антидетонатором ТЭС (тетраэтилсвинец). Бензин с антидетонационной присадкой называется этилированным и в отличие от обычных бензинов окрашивается.

Вследствие повышенной токсичности этилированных бензинов, проявляющей в накоплении тетраэтилсвинца в живых организмах и растительности, применение их в абсолютном большинстве стран мира запрещено.

Марки бензинов

В настоящее время в соответствии с ТУ 38.001165-2003 «Бензи­ны автомобильные. Технические условия» выпускаются бензины следующих марок:

• А-80 (АИ-80)
• А-92 (АИ-92)
• А-96 (АИ-96)

В зависимости от испаряемости бензины могут быть летними, зимними или всесезонными. В обозначении бензинов с улучшенными экологическими свойствами и присадками содержится аббревиатура Экп (например, АИ-95 Экп).

Маркировка бензина состоит из буквы «А» и цифры, соот­ветствующей минимальному значению октанового числа по исследо­вательскому методу для экспортных бензинов. Буквы «АИ» и цифры указывают, что бензин автомобильный с минимальным октановым числом, определенным исследовательским методом, поставляемых на внутренний рынок.

Летние бензины рекомендуются к эксплуатации в период с 1 апреля по 1 октября. Зимние бензины — с 1 октября по 1 апреля. Бензины А-80, А-92 и А-96 различаются только следующими свойствами: плотность их при 15 °С соответственно равна 759, 774 и 780 кг/м3; де­тонационная стойкость по моторному методу не менее 76,0, 83,0 и 85,0.

В целях повышения конкурентоспособности бензинов и доведения их качества до европейских стандартов введен ГОСТ 31077-2002 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин», который предусматривает выпуск бензинов Нормаль-80, Регуляр-91, Регуляр-92, Премиум-95 и Супер-98. Данный стандарт подготовлен на основе ГОСТ Р51105-97 Российской Федера­ции и является межгосударственным стандартом для Содружества Не­зависимых Государств.

Бензин «Нормаль-80» предназначен для использования наряду с бензином А-76. Неэтилированный бензин «Регулятор-91» можно применять вместо этилированного бензина А-93. Бензины «Премиум-95» и «Супер-98» отвечают европейским стандартам и предназначены для современных импортных автомобилей.

В маркировке число указывает детонационную стойкость по ис­следовательскому методу.

В Западной Европе широко применяются бензины Benzin bleifrei, Super bleifrei и Super Plus с о.ч. соответственно 91, 95 и 98 единиц по исследовательскому методу.

ustroistvo-avtomobilya.ru