Характеристика топливных смесей для автомобилей

Содержание

Что такое автомобильные бензины, их состав и свойства

После изобретения и популяризации двигателя внутреннего сгорания бензин стал одним из главных продуктов, получаемых из нефти. Его качество и состав зависят не только от технологии производства, но и от места добычи нефти. Именно этот ценный ресурс в XX веке стал причиной многих войн и конфликтов. Каков же состав бензина и его характеристики? Попробуем разобраться в этой статье.

Что такое бензин

Точную химическую формулу вывести сложно, так как это смесь углеводородов со следами серы, азота, кислорода и других соединений. Бензин имеет низкие детонационные свойства. Это одна из его важнейших характеристик, поскольку такие понятия, как октановое число, детонация и степень сжатия являются ключевыми в работе двигателя и топлива.

Разберем кратко понятия октанового числа и детонации, которые связаны между собой. Чем выше октановое число бензина, тем он устойчивее к детонации, то есть, способен гореть без взрыва при сжатии. Углеводород изооктан, входящий в состав, имеет антидетонационные свойства. Его значение берут за 100. Н-гептан легко взрывается и имеет значение 0. Соотношение этих углеводородов и образует октановое число.

Пример. Октановое число топлива равно 70. Значит, по детонационным свойствам оно эквивалентно смеси 70% изооктана и 30% н-гептана.

Получение и виды

Бензины и другие углеводороды (дизельное топливо, керосин и др.) получают путем перегонки нефти. Существует несколько способов получения фракций из нефти:

Прямая перегонка

Прямая перегонка заключается в отборе разных фракций путем нагревания в определенных температурных пределах. Пары бензина собираются в верхней части колонны, а затем конденсируются и охлаждаются, образуя жидкий бензин. Ниже по уровню колонны получают фракции лигроина, керосина, солярового масла, а в самом нижнем остатке получается мазут.

До 100°C получают I сорт, до 110°C – специальный, до 130°C – II сорт. Но получаемый таким образом бензин имеет низкое октановое число, как правило, не выше 65-70. Его доля составляет всего 5-15% от объема нефти.

В результате прямой перегонки получают также и дизельное топливо как смесь солярового масла и керосина. От бензина оно отличается узким фракционным составом и применяется в двигателях с воспламенением от сжатия, то есть, в дизельных. Способность воспламеняться под давлением и температурой – это главное свойство дизельного топлива. Для его характеристики используются не октановое, а цетановое число.

Крекинг

Название этого способа происходит от английского глагола «to crack» – «расщеплять», «раскалывать». Метод позволяет увеличить долю бензиновых фракций до 50-60%. В его основе лежат деструктивные методы, то есть, высокомолекулярные фракции расщепляются на фракции с низкомолекулярной массой. Разные группы углеводородов, такие как парафиновые, нафтеновые или ароматические, разлагаются с разной скоростью.

В свою очередь, крекинг-процесс может происходить двумя способами: расщепление под действием высокой температуры и расщепление в присутствии катализаторов (алюмосиликаты). Термический крекинг происходит под давлением и при температуре 470-500°C. Каталитический крекинг является более совершенным. Катализатор превращает часть непредельных углеводородов в предельные, тем самым повышается качество. Конечно, технологически эти процессы более сложны. Но даже при более совершенном каталитическом крекинге октановое число не выше 75-80.

Риформинг

Риформинг – это вид крекинга, где сырьем служат лигроины или низкооктановые бензины. Таким способом увеличивают октановое число после прямой перегонки нефти или после термического или каталитического крекинга. Получают бензины с октановым числом 95-98, а с добавлением этиловой жидкости (спиртов) доводят до 100 и выше. Это также сложный технологический процесс, имеющий несколько видов.

Свойства бензинов

Как уже говорилось, бензины имеют высокую летучесть и легко воспламеняются. Наряду с устойчивостью к детонации, эти характеристики также относятся к основным. По физико-химическим параметрам бензины должны обладать следующими свойствами:

Маркировка автомобильных бензинов

Маркировка состоит из буквенных и цифровых символов. Например, АИ-95 или А-90. Буквы указывают на метод определения октанового числа. Он бывает двух видов:

Исследовательское октановое число (ОЧИ) тестируется на одноцилиндровой установке, например, УИТ-85, при частоте вращения коленчатого вала 600 об/мин, переменной степени сжатия и температуре всасываемого воздуха 52°С, угол зажигания 13°. Тест показывает поведение бензина при средних и малых нагрузках.

По ГОСТ Р 54283-2010 маркировка автомобильных бензинов должна состоять из трех групп знаков, разделенные дефисами.

Пример. АИ-95-4. АИ обозначает исследовательский метод определения октанового числа, 95 – октановое число, 4 – соответствие стандарту ЕВРО-4, всего их четыре класса: 2, 3, 4 и 5.

По ГОСТ 32513-2013 основными марками автомобильных бензинов являются:

Как проверить качество

Водителю нужно всегда внимательно относиться к качеству топлива, и заливать только рекомендованный производителем по октановому числу бензин. К сожалению, недобросовестные поставщики или продавцы могут продавать некачественное или разбавленное топливо, что понижает заявленное октановое значение и его свойства. Для двигателя это чревато серьезными последствиями.

Есть несколько простых и доступных методов определения качества топлива.

Бензин – это питание двигателя автомобиля. От его качества и состава во многом зависит правильная работа силового агрегата. Водителю нужно разбираться в марках, понимать значение октанового числа и знать другие характеристики. Нужно помнить, что качественное топливо – это залог долгой службы любого двигателя.

Источник

Состав и характеристики дизтоплива

Дизельное топливо (ДТ) — это нефтепродукт, состоящий из смеси углеводородов, которые получают методом перегонки и отбора из них определенных фракций. Сейчас ДТ широко применяется в качестве горючего для ДВС сельскохозяйственных и строительных машин, тепловозов, судов, легковых авто.

Особенность углеводородов в высоком пороге температуры кипения — от 300°С, а производство и переработка дизельного горючего предполагает его соответствие установленным стандартам, по которым определяются марки и классы. Основные (базовые) виды дизельного топлива:

В этих трех марках заложены ключевые характеристики и свойства дизельного топлива:

Важный параметр дизтоплива — цетановое число, характеризующее качество горючей смеси. По нему определяют, как быстро происходит возгорание смеси в цилиндрах силового агрегата. Чем меньше цетановое число, тем больше требуется времени на возгорание. Следовательно, чем число больше, тем эффективнее будет работа двигателя. Если говорить по-другому, то цетановым числом отображается задержка по времени между поступлением смеси в цилиндры и зажиганием ее от сжатия.


Часто возникает вопрос — дизельное топливо и солярка одно и то же? Состав дизельного топлива с числом меньше 40 считается низкокачественным, и работа мотора с таким горючим будет неустойчивой: падение мощности, детонация. В народе такое топливо еще называют соляркой. Это слово произошло из немецкого языка, что означает Solaröl (солнечное масло). В XIX столетии так называли получаемую от перегонки нефти тяжелую фракцию желтого цвета. Несмотря на то, что использование солярки в ДВС малоэффективно, сфера ее применения не менее обширна: это различные нагревательные приборы, используемые в быту, строительстве и на производствах, электрогенераторы.

Для ДВС легковых автомобилей в Европе цетановое число дизеля должно быть 54-56 единиц. В России же, эти стандарты менее жесткие, по сравнению с европейскими. У нас допускаются характеристики дизельного топлива для ДВС тяжелой техники с числом 48 (для зимнего ДТ). Существуют исключения для летних марок с депрессорными присадками, где это число может быть снижено до 42 единиц.

Но и ДТ с повышенным цетановым числом — тоже нехорошо. Если этот показатель выше 60, то такое горючее не успевает сгорать в цилиндрах, следствие — чрезмерная дымность выхлопов, повышенный расход.

Состав и плотность

Основные составляющие сырья для производства дизтоплива включают сероводороды, щелочь, кислоты, воду и прочие примеси в меньшем процентном соотношении. Этих включений не должно быть в готовом продукте, так как они не позволяют использовать его в ДВС безопасно. Каждый из этих компонентов по-своему влияет на узлы и различные части, из которых состоит мотор, вызывает коррозию и изменение физико-химических свойств стали, чугуна, меди, алюминия, резины, пластика.


Свойства дизельного топлива отличаются также и по содержанию в их составе серы (количество единиц на определенный объем). В ДТЛ этот показатель составляет 0,2% на 1 л, в ДТЗ — 0,5%, в ДТА — 0,4%. Благодаря включениям серы в составе дизельного горючего, улучшается его смазывающее свойство, однако слишком большая сернистость является причиной повышенной токсичности отработанных выхлопов. На нефтеперегонных заводах процент включения серы снижают до указанных выше значений, получая, таким образом, основу для дальнейшего производства определенных марок ДТ.

Все марки топлива имеют отличия по плотности в килограммах на кубический метр (или в граммах на куб. см) с коэффициентом от 0,76 до 0,9. Чем выше температура окружающей среды, тем больший объем приобретает любая жидкость, но если говорить о нефтепродуктах в сравнении с водой, то этот показатель расширения объема выше на 15-25%. Но увеличенный объем не означает повышение массы, она остается неизменной при любых температурах.

В процессе перегонки нефти, фракции дизеля нагревают до высоких температур: ДТЛ — до 345°С; ДТА — не выше 335°С. Чем больше нагрев, тем выше будет плотность дизеля на выходе, а следовательно и предел температуры замерзания готового продукта.

Виды дизтоплива: параметры

Нередко водители или операторы техники забывают о таком недостатке ДТ, как способность его загустевания даже при незначительном морозе. Поэтому возникают ситуации, когда двигатель не запускается, и приходится решать проблему методами нагрева топливных баков открытым огнем, что довольно небезопасно. Чтобы избежать подобных проблем, следует заблаговременно и правильно приобретать соответствующую марку дизтоплива в зависимости от погодных условий и знать ее особенности. Ниже рассмотрим характеристики ДТ по его классам.

Читайте также:  Авто опель корса дизель отзывы

Летние марки

Особенность ДТЛ — сохранение рабочего жидкого состояния требуемой плотности при t°= 0 и больше градусов. Основные параметры летнего дизеля следующие:

Однако следует учесть, что в действительности, несмотря на то, что двигатель и работает, при незначительных температурах ниже «нуля», летние марки ДТ уже теряют свои эксплуатационные качества.

К недостаткам летнего ДТ можно отнести повышенную способность образования водяного конденсата, вода внутри бака с топливом отслаивается и скапливается внизу. Сбои в работе ДВС по большей части происходят именно по причине водяных пробок, которые блокируют ТНВД. Некоторые водители, чтобы избежать проблем с забором образовавшейся воды, располагают всасывающую трубку в баке несколько выше и время от времени отвинчивают пробку на его дне для слива конденсата. Специалисты рекомендуют водителям еще задолго до наступления холодов полностью сливать летнее ДТ и даже при умеренных температурах начинать пользоваться качественными зимними сортами.

Зимнее

ДТЗ — это наиболее популярный вид горючего в России, в средней полосе его используют преимущественно всесезонно. Нижний предел замерзания ДТЗ — минус 30. Однако для полярных регионов в зимний период рисковать применять этот вид ДТ не нужно. Главные характеристики зимнего горючего следующие:

Параметры вязкости для ДТЗ здесь имеют более широкий диапазон ввиду его использования не только в мороз, но при плюсовых весенне-осенних температурах.

Арктическое

ДТА — это незаменимый вид топлива в регионах, где температура окружающего воздуха часто опускается ниже тридцати. Этот дизель способен выдерживать даже антарктические условия зимы, а со специальными присадками сохранять рабочие свойства при температуре минус 55°С. Характерные показатели арктического топлива следующие:

Указанные параметры не приводятся для плюсовых температур, так как горючее данного вида нецелесообразно использовать в моторах при t выше «нуля» и по свойствам, и по цене.

Разница стоимости марок дизтоплива

Арктическое дизтопливо, в сравнении с летним, стоит на 20% больше, и на 30% выше в сравнении с зимним ДТ. Использовать летнее горючее при температуре ниже допустимой нельзя. Состав дизельного топлива моментально парафинизируется и загустевает, топливный насос ДВС просто не будет работать, а иногда и просто может выйти из строя, после чего потребуется недешевый ремонт. Однако ДТЗ, ДТА летом допускается кратковременно использовать, при условии, если на данный момент нет летнего варианта горючего. При плюсовых температурах зимние марки ДТ негативно влияют на мотор: появляется детонация, снижается мощность, увеличивается токсичность выхлопных газов.

Отличия в стоимости различных типов ДТ объясняется также затратами на их выработку, наличием пакетов добавок и моторных присадок, которые необходимы для улучшения характеристик ДТ по сезонам. Каждая определенная присадка может повысить цетановое число, понизить температурный порог застывания, умерить токсичность, увеличить смазывающие свойства и ресурс элементов топливного насоса и ДВС в целом.

Биодизель

Этот вид дизельного продукта заслуживает особого внимания. Это инновационная разработка европейских инженеров. Технология производства биологического дизтоплива подразумевает использование и переработку растительных масел. Главное отличие биодизеля от обычных марок ДТ — экологичность. Полный распад его продуктов сгорания без вредных последствий в природной среде происходит уже через 30 суток после попадании в почву, воду или атмосферу.

В борьбе за экологию сейчас вынуждены выступать правительства индустриально развитых стран и специально созданные по этому вопросу международные организации. К этому времени были введены новые стандарты в производстве и эксплуатации биотоплива.

Особенность биологического ДТ — наличие в массе растительных и животных жиров. Структура биотоплива натуральна, а сам продукт есть результат переработки таких сельскохозяйственных культур как рапс, соя и прочие маслосодержащие виды растений, жир крупного рогатого скота. Отличительные характеристики дизельного топлива данного типа в том, что его можно применять в качестве добавок к традиционным видам горючего.

Биодизель имеет специальные обозначения. К примеру, в Соединенных Штатах Америки биологическое топливо в названии включает литеру «B», за которой идет цифровое значение, указывающее на процент содержания биодобавки в общей массе топлива. Цетановое число не ниже 50 ед.

Биодизель производят по технологии, аналогичной изготовлению дизтоплива из нефти. Сегодня существуют марки биодизеля не только летние, но для условий межсезонья и зимы в умеренных широтах.

Стандарты экологичности

Евро 3

Несмотря на инновационность разработки, этот стандарт ДТ уже устарел, он был актуальным в странах Европейского Союза до 2006 года. С того времени третий стандарт постепенно был вытеснен с производства. Международные организации ввели и утвердили новые требования, из-за которых стандарт Евро 3 перестал удовлетворять усовершенствованным нормам.

Евро 4

Этот стандарт постепенно приходил на смену Euro 3, начиная с 2005 года. Все ввозимые транспортные средства на территорию России с 2013 г. должны соответствовать этому стандарту, исключение — автомобили до 2012 г. выпуска, для которых еще допустимы требования стандарта Евро 3. Здесь следует акцентировать внимание автовладельцев на том, что в ближайшем времени международное сообщество намерено совсем запретить эксплуатацию ТС с двигателями стандарта экологичности ниже Евро 4.

Евро 5

Этот стандарт введен с 2009 г. Он обязателен для всех транспортных средств, выпускаемых мировой промышленностью с 2010 года. В Российской Федерации этот стандарт также введен в действие, как в отечественном автомобилестроении, так и для ввозимого автотранспорта из-за границы.

Евро 6

Новый стандарт Евро 6 был введен в странах ЕС осенью 2015 г. Он подразумевает доработку под него ДВС с новой схемой рециркуляции выхлопов EGR, системой селекции газов SCR, сажевых фильтров. Благодаря применению катализаторов и дополнительных химических присадок в обновленных двигателях эффективнее нейтрализуются вредные выбросы, в выхлопе присутствуют только вода и безвредные газы.

В РФ этот стандарт пока не действует, ввиду необходимости перестройки производств автопрома и НПЗ. Однако сейчас действуют нормы Евро 5.

Содержание вредных веществ в экологических классах

Главные эксплуатационные характеристики дизтоплива

Устойчивость к низким температурам — это основной параметр дизельного топлива, которым определяются условия его использования и особенности хранения.

Другим основным показателем качества ДТ является вышеупомянутое цетановое число. Чем выше его значение, тем увереннее можно судить о более продолжительном ресурсе ДВС. Двигатель равномерно работает, исключена детонация, повышена динамика машины.

По показателю температуры воспламенения определяется степень безопасности использования дизтоплива в ДВС. По фрикционному составу в ДТ определяется, полностью ли будет в цилиндрах сгорать смесь, уровень дымности и степень токсичности выхлопов.

От плотности ДТ зависит, насколько эффективной будет подача горючего по каналам топливной системы, его фильтрация и распыление в форсунках.

Содержание серы. Ее отсутствие в составе делает горючее слишком «пресным» — возникает нехватка в смазке элементов топливной аппаратуры. Однако повышенное содержание серы приводит к преждевременному появлению коррозии на деталях ДВС, быстрому накоплению нагара, повышенному уровню износа ТНВД.

В число основных характеристик ДТ, особенно в современных условиях, вошел показатель чистоты продукта. Это не только продление ресурса узлов и элементов транспортных средств, но и поддержание в норме экологии в местах промышленного производства.

Вывод

Дизельное топливо сравнительно недавно вышло на позиции второго основного горючего для легковых автомобилей, хотя для тяжелых машин и в промышленности оно используется уже многие десятилетия. По причине широкого распространения ДТ в легковом транспорте, вырос на него спрос, следовательно, и рынок отреагировал повышением стоимости.

И если в недалеком прошлом было выгодно приобретать дизельные автомобили только из-за экономии на цене дизтоплива, то теперь целесообразность использования дизельных авто основана на экологичности, продолжительности ресурса ДВС и всё той же экономии. ДТ по-прежнему остается, хоть и не намного, но дешевле бензина.

И если вы сделали выбор в пользу приобретения автомобиля с дизельным мотором, то очень важно знать о горючем для него как можно больше. Только так вам удастся избежать сложностей в эксплуатации техники, связанных с особенностями этого вида топлива.

Источник

Колонка тех.эксперта

Виды топлива для автомобилей

Данный раздел дает основные представления об отечественных топливах, причем особое внимание уделено их свойствам, определяющим необходимость применения моющих присадок и присадок-модификаторов к топливу.

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

1.2. БЕНЗИНЫ

1.3. ДИЗЕЛЬНЫЕ ТОПЛИВА

Тп близка к Тф. Помутнение вызвано выпадением высокоплавких углеводо­родов (парафинов, алканов) в виде кристаллов, способных забить собой топлив­ные фильтры. Поэтому рабочая температура применения дизтоплива должна быть выше температуры его помутнения.

Дизельные топлива, как и бензины, имеют условные обозначения. В обозначение летнего дизтоплива входит массовая доля серы и температура вспышки. Например, Л-0,2-40 означает: массовая доля серы 0,2%, темпера­тура вспышки 40 0 С. В обозначение зимнего дизтоплива входит массовая доля серы и температура застывания. Например, 3-0,4-35 означает: массовая доля серы 0,4%, температура застывания минус 35 0 С. В обозначение арктического дизтоплива входит только массовое содержание серы.

Наиболее агрессивными по коррозии являются меркаптаны и сероводород. От содержания в дизтопливе серы существенно зависит срок службы дизеля. Чем больше серы, тем интенсивнее коррозионное изнашивание дизеля, поэтому в промышленно развитых странах содержание серы в дизтопливе ограничено более жесткими стандартами. Так, в Калифорнии содержание серы ограничено значе­нием 0,05%, что в 4. 10 раз меньше по сравнению с российскими видами дизтоп­лива, а в Швеции требования к содержанию серы еще более строгие.

Важным эксплуатационным свойством дизельного топлива является его склонность к образованию нагара и лаковых отложений в двигателе. Отложения приводят к нарушениям в работе двигателя, что ухудшает его тех­нико-экономические и экологические показатели. Количество вредных отложе­ний в двигателе возрастает при увеличении содержания в дизтопливе серы и сер­нистых соединений, фактических смол, непредельных и ароматических углеводо­родов (йодного числа), несгораемых неорганических соединений (зольности).

Повышение зольности топлива увеличивает износ деталей ЦПГ и топ­ливной аппаратуры дизеля.

Все отечественные стандарты не допускают наличие в дизтопливе воды и механических примесей. Однако на автозаправочных станциях этим требовани­ям дизтопливо соответствует крайне редко. Концентрация фактических смол в дизтопливе российскими стандартами ог­раничена и для разных топлив не должна превышать 200. 400 мг/л, т.е. в сред­нем она в 4 раза выше, чем у российских бензинов.

1.4. ДРУГИЕ ВИДЫ ТОПЛИВА

Источник

Автомобильный справочник

для настоящих любителей техники

Бензин и дизельное топливо

Бензин и дизельное топливо — продукты дистилляции сырой нефти. Они состоят из множества различных углеводородов. Температура кипения бензина находится в диапазоне от 30 до 210 °С, а дизельного то­плива — от 180 до 370 °С. Дизельное топливо воспламеняется в среднем при температуре приблизительно 350 °С (нижний предел — 220 °С), то есть значительно при меньших температурах, по сравнению с бензином (в среднем-500 °С).

Читайте также:  Авто вито на верейской

Характеристики автомобильного топлива

Теплотворная способность топлива

Обычно чистая теплотворная способность Hn обуславливает энергетическое содержание топлива; она соответствует используемому количеству теплоты, выделяемому во время полного сгорания. Полная теплотворная спо­собность Hg, с другой стороны, определяет полную теплоту, включая как механически создаваемое тепло, так и тепло, выделяемое при конденсации водяных паров. Однако, этот компонент не учитывается примени­тельно к автомобилям.

Чистая теплотворная способность дизель­ного топлива, равная 42,9-43,1 МДж/кг, не­много выше, чем у бензина (40,1-41,9 МДж/кг).

Окислители, то есть, топлива или компо­ненты топлива, содержащие кислород, такие как спиртовые топлива, эфир или метиловые эфиры жирной кислоты, имеют меньшую теплотворную способность, чем чистые угле­водороды, поскольку кислород, присутству­ющий в этих соединениях, не способствует процессу сгорания. Поэтому двигатель, име­ющий сопоставимую мощность с мотором, питаемым обычным топливом, имеет повы­шенный расход топлива.

Теплота сгорания топливовоздушной смеси

Теплота сгорания топливовоздушной смеси определяет выходную мощность двигателя. При стехиометрическом соотношении воздух/топливо теплота сгорания для сжижен­ных газообразных и жидких автомобильных топлив составляет примерно 3,5-3,7 МДж/м 3 .

Содержание серы в автомобильном топливе

В интересах сокращения эмиссии диоксида серы SO2 и защиты каталитических нейтра­лизаторов отработавших газов, содержание серы в бензине и дизельном топливе было ограничено с 2009 года до 10 мг/кг на всей территории Европы. Топливо, соответствую­щее этому предельному значению, известно как «топливо, свободное от серы». Таким об­разом, достигается обессеривание топлива. До 2009 года для использования в Европе было разрешено, введенное в начале 2005 года, использование топлива с содержанием серы Альтернативные виды топлива ).

Многие страны определили минимальные доли для биогенных компонентов в бензинах, которые достигнуты по большей части за счет использования биоэтанола. Но также исполь­зуются и эфиры, произведенные из мета­нола или этанола — МТВЕ (метилбутиловые эфиры) и ЕТВЕ (этилбутиловые эфиры), их добавляют в Европе до 15% по объему.

Добавление спиртов может привести к не­которым трудностям. Спирты увеличивают испаряемость, могут повредить материалы, используемые в топливной системе, напри­мер, могут вызвать распухание эластомера и коррозию. Кроме того, в зависимости от содержания алкоголя и температуры, появ­ление даже небольшого количества воды мо­жет привести к расслоению и формированию водной спиртовой фазы.

Эфиры в бензине

Эфиры не сталкиваются с проблемой рас­слоения. Эфиры, обладая более низким дав­лением насыщенных паров, более высокой теплотворной способностью и более высоким октановым числом, чем этанол, являются хи­мически устойчивыми компонентами с хоро­шей физической совместимостью. Поэтому они демонстрируют преимущества с точки зрения, как логистики, так и работы двигателя. По причинам большей устойчивости и боль­шего сохранения СO2, при установлении квот для биогенного топлива, в основном отдается предпочтение ЕТВЕ. Существующие заводы МТВЕ переоборудуются на производство ЕТВЕ.

В европейском стандарте бензина EN 228 содержание этанола ограничено 5% по объему (Е5). В Америке примерно одна треть всех бензинов содержит этанол — до 10% по объему (Е10), для которого дав­ление насыщенных паров, превышающее приблизительно 7 кПа, разрешено согласно американскому стандарту ASTM D4814.

В настоящее время на европейском рынке не все транспортные средства оборудованы материалами, позволяющими функциони­ровать с Е10. Европейский стандарт для Е10 продолжает действовать. Чтобы позво­лить топливу Е10 быть введенным на немец­ком рынке, в апреле 2010 года был издан стандарт Е DIN 51626-1:2010-04. Он уста­навливает, в дополнение к характеристикам Е10, требования, охраняющие существую­щий стандарт с максимальным содержанием этанола 5% по объему для транспортных средств, которые не являются совместимыми с Е10. В Бразилии бензин всегда содержит этанол в количестве 22-26% по объему.

Характеристики бензинов

Плотность бензинов

Европейский стандарт EN 228 ограни­чивает плотность бензинов диапазоном 720-775 кг/м 3 . Поскольку топливо повышен­ного качества, в основном, включает более вы­сокую пропорцию ароматических соединений, оно имеют большую плотность, чем высокоо­ктановый бензин, а также обладает немного более высокой теплотворной способностью.

Антидетонационные свойства (октановое число)

Октановое число определяет детонационную стойкость бензина (сопротивление детона­ции). Чем выше октановое число, тем больше сопротивление детонации. Наибольшей де­тонационной стойкостью обладает изооктан, его стойкость принимается за 100 единиц, наименьшей — п-гептан, стойкость которого принимается равной нулю.

Октановое число топлива определяется на стандартизированном испытательном двига­теле. Численное значение соответствует про­порции (в % по объему) изооктана в смеси изооктана и п-гептана, которая демонстри­рует то же самое сопротивление детонации, как топливо, которое будет испытываться.

Исследовательский и моторный методы определения октанового числа

Октановое число, определяемое испыта­ниями по исследовательскому методу, имеет сокращение RON (исследовательское октановое число). RON характеризует дето­национную стойкость бензинов при исполь­зовании их в двигателях, работающих в усло­виях неустановившихся режимов (движение по городу). Октановое число, определяемое испытаниями по моторному методу, имеет сокращение MON (моторное октано­вое число). MON определяет детонационную стойкость топлива при высоких скоростях.

Моторный метод отличается от исследова­тельского метода использованием предвари­тельно подогреваемых смесей, более высокой частотой вращения коленчатого вала двигателя и переменным распределением зажигания, таким образом, созданием более строгих тепловых тре­бований к топливу при испытании. Значения MON для одного и того же топлива ниже, чем RON.

Увеличение сопротивления детонации

Нормальный (неочищенный) бензин прямой гонки показывает низкие антидетонацион­ные свойства. Только смешиванием такого бензина с различными компонентами нефтеперегонки, обладающими сопротивлением детонации, (преобразованные компоненты) можно получить топливо с высоким октано­вым числом, подходящим для современных двигателей. Можно увеличить сопротивление детонации, добавляя компоненты, содержа­щие кислород, такие как спирты и эфиры.

Присадки, содержащие металл, способ­ные увеличить октановое число (например, ММТ — метилциклопентадиенил трикарбонил марганца), формируют золу вовремя сгора­ния и поэтому используются очень редко.

Испаряемость бензинов

Для обеспечения успешной эксплуатации двига­теля бензины должны удовлетворять достаточно жестким требованиям по испаряемости. С одной стороны, автомобильное топливо должно со­держать большое количество высоколетучих соединений для обеспечения надежного запуска холодного двигателя, но, с другой стороны, име­ются ограничения по испаряемости топлива, с тем чтобы не ухудшать эксплуатацию и запуск прогре­того двигателя. Кроме того, потери топлива за счет испарения, в соответствии с действующими нор­мативными актами по охране окружающей среды, должны быть на низком уровне. Испаряемость бензинов определяется различными способами.

Стандарт EN 228 классифицирует испаряе­мость топлив по классам, различающимся по уровням давления насыщенных паров, зависи­мости температуры испарения от индекса обра­зования паровой пробки VLI. В зависимости от местных климатических условий в европейских странах разработаны свои национальные стан­дарты испаряемости автомобильного топлива. Различные значения испаряемости устанавли­ваются в стандартах для лета и зимы.

Температура перегонки бензинов

Для того чтобы оценить действие топлива, необходимо рассмотреть различные значения температуры перегонки. Стандарт EN 228 опре­деляет предельные значения, установленные для испаряемых объемов топлива при 70, 100 и 150 °С. табл. «Технические характеристики бензинов в соответствии со стандартом DIN EN 228 (действует с ноября 2008 года)». Объем испаряемого топлива при 70 °С должен быть достаточным для того, чтобы гарантировать легкий запуск холодного двига­теля (это было важно для карбюраторных дви­гателей). Однако, объем перегоняемого при этой температуре топлива не должен быть слишком большим, иначе на горячем двигателе в топливе будут образовываться пузырьки пара. Объем топлива, перегоняемого при 100 °С, определяет характеристики прогретого двигателя, влияю­щие на ускорение и реакцию двигателя, на­гретого до нормальной рабочей температуры. Объем топлива, перегоняемого при 150 °С, должен быть достаточно высоким, чтобы минимизировать разжижение моторного масла. В особенности это важно для холодного двига­теля, когда плохо испаряемые нелетучие компо­ненты бензина могут пройти из камеры сгорания по стенкам цилиндров в моторное масло.

Давление насыщенных паров

Давление насыщенных паров, измеряемое при температуре 37,8 °С (100 °F), в соответ­ствии со стандартом EN 13016-1, является показателем безопасности, при котором то­пливо может прокачиваться из топливного бака автомобиля и закачиваться в него. У давления насыщенных паров существуют пределы, прописанные в технических требо­ваниях. В Германии, например, это максимум 60 кПа летом и максимум 90 кПа зимой.

При разработке системы впрыска топлива также важно знать давление насыщенных паров при более высоких температурах (80-100 °С), поскольку повышение давления насыщенных паров из-за примеси спиртов, например, особенно становится очевидным при более высоких температурах. Если давле­ние насыщенных паров превышает давление впрыска, например, из-за роста температуры двигателя во время эксплуатации автомо­биля, это может привести к сбоям, вызван­ным формированием пузырьков пара.

Фракционный состав бензина

По фракционному составу, выражаемому в относительном объеме испаряемого топлива, оценивается склонность топлива к перегонке.

Падение давления в топливной системе (например, во время движения автомобиля в условиях высокогорья), сопровождающееся повышением температуры топлива, способствует испаряемости топлива и изме­нению фракционного состава, приводящим к ухудшению условий эксплуатации. Стан­дарт ASTM D4814 устанавливает, например, для каждого класса испаряемости темпера­туру, при которой отношение пара к жидко­сти не должно быть больше 20.

Индекс образования паровой пробки

Индекс образования паровой пробки (VLI) является математически рассчитываемой общей суммой десятикратного давления на­сыщенных паров (в кПа при 37,8 °С) и семи­кратного объема топлива, которое испаряется при 70 °С. С помощью этого дополнительного предельного значения можно ограничить ис­паряемость топлива так, чтобы в итоге мак­симальные значения давления насыщенных паров и температуры конца кипения не могли быть достигнуты в ходе производства то­плива.

Присадки в бензины

Присадки добавляются для улучшения ка­чества топлива, чтобы противодействовать ухудшению работы двигателя и токичности отработавших газа во время эксплуатации автомобиля. Пакеты присадок в основном используются в сочетании с отдельными компонентами с различными признаками. Чрезвычайная осторожность и точность тре­буются при испытании присадок и определе­нии их оптимальных составов и концентраций. Следует избегать нежелательных побочных эффектов. Присадки обычно добавляются к индивидуально маркируемым топливам на бензозаправочных станциях нефтеперерабатывающего завода, когда автоцистерны заполнены (дозирование конечного состоя­ния). Введение присадок в топливный бак ав­томобиля подвергает транспортное средство риску технических сбоев, если эти присадки несовместимы с конструкцией автомобиля.

Ингибиторы загрязнения топливной системы (моющие присадки)

Системы подачи топлива автомобильного двигателя (топливные форсунки, пусковые клапаны) необходимо предохранять от за­грязнений и осадочных отложений. Под­держание этих систем в незагрязненном состоянии является обязательным условием безопасной эксплуатации двигателя и сни­жения до минимума содержания токсичных компонентов в отработавших газах. Для до­стижения этого в топливо добавляются спе­циальные моющие присадки.

Ингибиторы коррозии для бензинов

Проникновение извне воды/влажности может привести к коррозии компонентов топливной системы. Коррозия может быть эффективно устранена добавлением ингибиторов корро­зии, которые формируют тонкую защитную пленку на металлической поверхности.

Стабилизаторы окисления для бензинов

Присадки, противодействующие старению топлива (антиоксиданты) добавляются в то­пливо, для того чтобы улучшить его стабильность во время хранения. Эти присадки предотвращают быстрое окисление топлива кислородом воздуха.

Дизельное топливо

Топливные стандарты для дизельного топлива

Требования для дизельных топлив в Европе устанавливает стандарт ЕN 590 (2009). Наиболее важные характеристки дизельных топлив изложены в табл. «Основные технические характеристики дизельных топлив в соответствии со стандартом DIN EN 590 (действует с октября 2009 года)». Даже особые марки дизельных топлив, продаваемые на некоторых бензозаправочных станциях (на­пример, Super, Ultimate, V-Power), удовлетво­ряют этому стандарту. У всех этих дизельных топлив существуют различия в основных ха­рактеристиках и в составе присадок. V-Power содержит 5% по объему синтетического ди­зельного топлива.

Читайте также:  Usb адаптер для авто универсальный

В соответствии со стандартом EN 590, в дизельное топливо допускается добавлять до 7% по объему биодизеля (FAME — мети-лэфиры на основе жирных кислот), качество которого предусмотрено нормами EN 14214 (2009). Добавка биодизеля улучшает сма­зывающую способность топлива, но также уменьшает стабильность к окислению. С це­лью проверки стабильности к окислению, в 2009 году был дополнен стандарт EN 590, в который также был включен параметр за­паса по старению, измеряемый как индукци­онный период при 110 °С, составляющий, по крайней мере, 20 часов в условиях испыта­ний, определенных нормами EN 15751.

Стандарт США для дизельных топлив ASTM D975 определяет меньшее число характеристик и устанавливает менее стро­гие ограничения. Он разрешает добавлять максимум 5% по объему биодизеля, который должен удовлетворять требованиям стандарта ASTM D6751.

Характеристики дизельного топлива

Цетановое число и дизельный индекс

Цетановое число (CN) характеризует вос­пламеняемость дизельного топлива. Чем выше цетановое число, тем больше тенден­ция топлива к воспламенению. Поскольку дизельный двигатель обходится без по­даваемой извне искры зажигания, топливо должно воспламеняться спонтанно (само­воспламенение) и с минимальной задержкой воспламенения при впрыскивании в горячий воздух, сжатый в камере сгорания. Цетано­вое число, равное 100, соответствует легко воспламеняемому н-гексадекану (цетану), а цетановое число, равное 0, соответствует медленно воспламеняющемуся альфаметилнафталину. Цетановое число дизельного топлива определяется на стандартизирован­ном одноцилиндровом испытательном дви­гателе CFR (CFR — объединенный комитет по изучению моторных топлив). Степень сжатия измеряется с постоянной задержкой воспла­менения. Сравниваемые топлива, содержа­щие цетан и альфаметилнафталин, испыты­ваются с установленной степенью сжатия. Содержание цетана в смеси изменяется, пока не будет получена та же самая задержка вос­пламенения. Содержание цетана в процентах определяет цетановое число.

Цетановое число, превышающее 50, более предпочтительно для оптимальной работы современных двигателей, особенно в усло­виях холодного старта. Высококачественные дизельные топлива содержат большой про­цент парафинов с высокими цетановыми числами. Наоборот, ароматические углево­дороды имеют низкую воспламеняемость.

Еще одним параметром воспламеняемо­сти топлива является дизельный индекс, который вычисляется на основе плотности топлива и различных точек на кривой кипе­ния. Этот чисто математический параметр не принимает во внимание влияние присадок, улучшающих свойства цетана, на воспламе­няемость. Для того чтобы ограничить регу­лирование цетанового числа посредством присадок, улучшающих свойства цетана, цетановое число и дизельный индекс были включены в список требований стандарта EN 590. Топливо, цетановое число которого уве­личено присадками, улучшающими свойства цетана, действует по-другому во время сгора­ния в двигателе, чем топливо с тем же самым естественным цетановым числом.

Температурный диапазон изменения фракционного состава

Температурный диапазон изменения фрак­ционного состава топлива, то есть темпера­турный диапазон, при котором испаряется топливо, зависит от состава топлива. Низкая точка кипения делает топливо более под­ходящим для использования в условиях хо­лодного климата, но также означает более низкое цетановое число и плохая смазы­вающая способность. Это увеличивает риск изнашивания компонентов системы впрыска. Однако, если точка кипения высокая, это мо­жет привести к большей эмиссии сажи и по­явлению нагара в распылителях форсунок. Это, в свою очередь, вызывает образование отложений в результате химического раз­ложения нелетучих топливных компонентов в отверстиях и колодце распылителя и добав­ление остаточных продуктов сгорания. Когда точка кипения выше, возможно протекание топлива по стенкам цилиндров и смешива­ние с моторным маслом. Поэтому процент нелетучих топливных компонентов не дол­жен быть слишком высоким. Ограничение добавки биодизеля до максимальных 7% по объему также вызвано его высокой точкой кипения (320-360 °С).

Предел фильтрации дизельного топлива

Осаждение кристаллов парафина при низких температурах может привести к забиванию то­пливного фильтра и, в конечном счете, к пре­рыванию подачи топлива. В худшем случае макрочастицы парафина начинают выпадать при 0 °С или при еще больших температурах. Пригодность топлива для использования в холодное время оценивается «пределом фильтрации» (CFPP). Европейский стандарт EN 590 регламентирует показатель CFPP для различных классов дизельных топлив, и, кроме того, это предельное значение может быть установлено отдельными государствами-членами ЕС, в зависимости от преобладающих географических и климатических условий.

Прежде, владельцы автомобилей с ди­зельным двигателем иногда добавляли в то­пливный бак высокооктановый бензин, чтобы улучшить показатели дизельного топлива на холоде. Эта практика не требуется в настоя­щее время, когда топливо соответствует стан­дартам, и это может в любом случае привести к повреждению, особенно в системах с то­пливным впрыском под высоким давлением.

Точка воспламенения дизельного топлива

Точка воспламенения — температура, при которой количество испарений топлива, на­копившихся в атмосфере, оказывается достаточным для воспламенения топливовоз­душной смеси. Соображения безопасности (при перевозке и хранении топлив) диктуют необходимость соответствия дизельного топлива требованиям стандарта класса A III «Опасные материалы», где определено, что точка воспламенения должна быть выше 55 °С. Добавление в дизельное топливо менее 3% бензина оказывается достаточным для того, чтобы возгорание горючей смеси могло произойти при комнатной температуре.

Плотность дизельного топлива

Энергетическое содержание дизельного то­плива в единице объема увеличивается с ро­стом плотности. Учитывая постоянное срабаты­вание форсунок (то есть, постоянный впрыск определенного количества топлива), исполь­зование топлива с плотностью, изменяющейся в широких пределах, вызывает изменение со­става смеси (изменение коэффициента избытка воздуха λ) из-за колебаний теплотворной спо­собности топлива. Когда двигатель работает на топливе, у которого имеется большой разброс по плотности, это приводит к увеличению эмис­сии сажи; если плотность топлива уменьша­ется, этот параметр также снижается. Поэтому должны соблюдаться требования к низкому разбросу плотности дизельного топлива.

Вязкость дизельного топлива

Вязкость дизельного топлива — мера сопротивления течения топлива из-за внутреннего трения. Если вязкость слиш­ком мала, это приводит к увеличенным потерям утечек топлива, большему нагреванию системы впрыска и усиленному риску изнашивания и ка­витационной эрозии. Слишком большая вяз­кость, имеющая место, например, при исполь­зовании чистого биодизеля (FAME), вызывает пиковое давление впрыска при высоких темпе­ратурах в таких, например, топливных системах, как электронно-управляемые насос-форсунки, по сравнению с нефтяным дизельным топливом. И наоборот, система впрыска топлива не может развивать допустимое пиковое давление при использовании нефтяного дизельного топлива. Высокая вязкость также изменяет форму рас­пыла из-за формирования больших капель.

Смазывающая способность дизельного топлива

Смазывающая способность дизельных то­плив важна не столько при гидродинами­ческом трении, сколько при смешанном. Применение новых гидрогенизированных и десульфированных дизельных топлив с улучшенными экологическими характеристиками приводит к повышенному износу топливных насосов высокого давления.

Десульфирование также приводит к уда­лению компонентов топлива, которые важны для обеспечения смазывающей способности. В топливо приходится добавлять специ­альные присадки, улучшающие смазочную способность, чтобы избежать этих проблем. Стандарт EN 590 предписывает обеспечение минимальной смазочной способности, опре­деляемой диаметром пятна изнашивания, ко­торый должен составлять максимум 460 мкм при испытаниях на установке с высокочастот­ным возвратно-поступательным движением рабочего органа (установка HFRR).

Показатель углеродистых отложений

Показатель углеродистых отложений характери­зует свойство дизельного топлива образовывать нагар на поверхностях выпускного отверстия топливных форсунок. Механизм образования на­гара имеет комплексный характер и не поддается простому описанию. Продукты испарения дизель­ного топлива оказывают незначительное влияние на образование нагара (закоксовывание).

Общее загрязнение

К общему загрязнению относятся суммарные включения нерастворимых посторонних ма­крочастиц в топливе, таких как песок, продукты коррозии, и нерастворимых органических компо­нентов, включая продукты старения полимеров, содержащихся в топливе. Стандарт EN 590 допу­скает максимальное общее загрязнение топлива 24 мг/кг. Имеющие большую твердость силикаты, которые содержатся в минеральной пыли, осо­бенно разрушительны для топливных систем впрыска высокого давления с узкими распыливающими отверстиями. Даже фракция твердых ма­крочастиц с допустимым общим уровнем загрязнения может вызывать эрозионное и абразивное изнашивание (например, в соленоидных клапа­нах). Изнашивание такого рода приводит к утечке клапана, что понижает давление впрыска, ухуд­шает работу двигателя и увеличивает эмиссию твердых частиц с отработавшими газами. Типич­ные европейские дизельные топлива содержат приблизительно 100000 макрочастиц на 100 мл. Особенно критичные размеры макрочастиц — 4-7 мкм. Поэтому необходимы высокоэффективные топливные фильтры с хорошей эффективностью фильтрации, с тем чтобы предотвратить ущерб, наносимый макрочастицами.

Вода в дизельном топливе

Дизельное топливо может абсорбировать воду в количестве приблизительно 100 мг/кг при комнатной температуре. Предел растворимости определяется составом дизельного топлива, его присадками и окружающей температурой. Стандарт EN 590 допускает максимальное со­держание воды в топливе 200 мг/кг. Хотя во многих странах бывает более высокое содержа­ние воды в дизельном топливе, исследование рынка показывает, что содержание воды редко превышает 200 мг/кг. Образцы часто не обнару­живают воды, или обнаружение является непол­ным, так как вода оседает на стенках в форме нерастворенной «свободной» воды, или она скапливается на дне топливного бака. Принимая во внимание, что растворенная вода не повреждает топливную систему впрыска, нужно иметь ввиду, что даже очень небольшое количество свободной воды за короткий период времени может вызвать изнашивание или коррозионное повреждение компонентов системы впрыска.

Присадки в дизельное топливо

Присадки к автомобильным бензинам нахо­дят применение и для дизельного топлива. Различные вещества объединены в пакеты присадок, чтобы одной добавкой достигнуть множества целей. Поскольку полная концентрация комплекта присадок в топливе не превышает 0,1%, физические характеристики топлива — такие как плот­ность, вязкость, и фракционный состав — остаются неизменными.

Присадки, повышающие смазывающую способность

Смазывающую способность дизельных топлив с бедными свойствами смазывания, вызван­ными, например, процессами гидратации во время десульфирования, можно улучшить, до­бавляя в топливо жирные кислоты или глице­риды. Биодизель также содержит глицериды как побочный продукт. В этом случае, в дизельное топливо, если оно уже содержит какую-то добавку биодизеля, присадки, улучшающие сма­зывающую способность, можно не добавлять.

Присадки, повышающие цетановое число

Присадками, повышающими цетановое число, являются спиртовые производные сложных эфиров азотной кислоты, добавление которых приводит к сокращению задержки воспламенения. Эти присадки по­могают, особенно во время холодного пуска, предотвратить увеличение шума сгорания (шум двигателя) и сильное дымление.

Присадки, повышающие текучесть

Присадки, повышающие текучесть, состоят из полимерных материалов, которые пони­жают предел фильтрации. Они, в основном, добавляются в зимний период, чтобы гаран­тировать безотказную работу двигателя при низких температурах. Хотя эти присадки не могут предотвратить выпадение парафино­вых кристаллов в дизельном топливе, они могут строго ограничить их рост. Размеры об­разуемых кристаллов становятся настолько маленькими, что они могут проходить через поры топливного фильтра.

Моющие присадки

Моющие присадки чищают систему подачи топлива с целью формирования эффектив­ной рабочей смеси; замедляют образование отложений на поверхностях выпускного от­верстия форсунок топливного насоса.

Ингибиторы коррозии

Ингибиторы коррозии, покрывающие поверх­ности металлических деталей, повышают коррозионную стойкость металлических эле­ментов топливной системы двигателя.

Антипенные присадки

Добавление антипенной присадки позволяет избежать чрезмерного вспенивания топлива, когда автомобиль быстро заправляется го­рючим.

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Расскажем обо всем понемногу
Adblock
detector