Автомобильное топливо и его применение – Автомобильное топливо и его применение

Содержание

Автомобильное топливо

Требования к автомобильным топливам (технико-эксплуатационные)

 В качестве автомобильного топлива в наше время используется бензин, сжиженный или сжатый газ, а также дизельное топливо. И от качества топливных материалов зависит состояние топливной системы автомобиля.

 Качественное топливо должно обеспечивать следующие эксплуатационные свойства:

 — противоизносные – обладать хорошей смазывающей способностью и вязкостью;

 — горючесть и воспламеняемость – детонационная стойкость, температура воспламенения, концентрационные и температурные пределы воспламенения, отсутствие жестокой работы, теплота сгорания, индикаторные характеристики;

 — охлаждающие свойства – теплопроводность, теплоемкость;

 — прокачиваемость – содержание ПАВ (поверхностно-активных веществ), фильтруемость, показатели чистоты топлива, вязкостно-температурные свойства;

 — совместимость с неметаллическим материалами и коррозионная активность – воздействие на резину, содержание серы, водорастворимых кислот, сероводорода, кислотность, воздействие на различные прокладки и диафрагмы, герметики;

 — испаряемость – оценивается  давлением насыщенных паров и фракционным составом;

 —  склонность к образованию отложений – химическая и термическая стабильность потлива, возможность лако–,  смоло-, нагарообразования и интенсивность.

Показатели качества автомобильного топлива

 Все качественные показатели топлива по ГОСТу  делятся на обязательные для отдельных видов топлив (например, фракционный состав, цетановое и октановое число, давление насыщенных паров) и обязательные для всех видов топлив (содержание механических примесей, серы, воды и т.д.).

 Фракционный состав определяется зависимостью между температурами и количеством топлива, которое при этих температурах перегоняется. Выражается фракционный состав в температурах, при которых начинается перегонка (tнп), перегоняется  (t20%, t70%) и заканчивается (tкп).

 Цетановое число – это показатель воспламеняемости топлива (если двигатель с внутренним смесеобразованием). Цетановое число определяется путем сравнения с образцом (эталонным топливом). В качестве образца выступает  смесь α-метилнафталина и цетана.

 Октановое число –  показатель, определяющий детонационную стойкость топлива для двигателей с внешним смесеобразованием.  Октановое число топлива определяется путем сравнения с эталоном. Сравнивают детонационную стойкость испытуемого топлива с таким же показателем нормального гептана и изооктана на моторных установках ИТ9-6 (исследовательский метод) и ИТ9-2м (моторный метод). Обеими методами (исследовательским и моторным) позволяет определить октановое число моторная установка УИТ-65м. У жидкого топлива октановое число равно содержанию в смеси с нормальным гептаном изооктана (в процентах) у эталонного топлива, которое  равноценно испытуемому бензину по детонационной стойкости. Зачастую величина октанового числа, которое было определено  с использованием исследовательского метода на 4-10 больше, чем величина, определена  моторным методом.

Топливо с большим октановым числом может применяться при высокой степени сжатия карбюраторного двигателя.

 Кислотность показывает, сколько в топливе содержится органических кислот. Кислотность топлива является одним из показателей его коррозионных свойств.  Определяется по ГОСТ 5985-79. Выражается кислотность топлива в миллиграммах  КОН (едкого калия), который необходим для нейтрализации кислот, которые содержатся в 100 см3 топлива.

Давление насыщенных паров показывает наличие в топливе примесей легковоспламеняющихся фракций и растворенных газов.

 Содержание серы показывает, сколько содержится в сернистых соединениях топлива серы. Эти соединения после сгорания могут вызывать коррозию деталей двигателя (сернистая коррозия). Содержание в топливе серы определяется по ГОСТ 19121-73.  Это основной показатель коррозионности топлив.

 Содержание воды и механических примесей является обязательным для всех видов топлив и оценивается по ГОСТ 6370-83 и ГОСТ 2084-77.

 Наличие в топливе водорастворимых щелочей и кислот (остатки химических реагентов) свидетельствует о том, что оно предварительно проходило очистку на нефтеперегонных заводах. Такие примеси качественно определяются по ГОСТ 6307-75.

Дизельные топлива

Дизельное топливо – это жидкий продукт прямой перегонки нефти, который получают из керосино-газойлевых фракций. Дизельное топливо применяется в дизельных двигателях внутреннего сгорания.

Главными потребителями дизельного топлива являются легковые дизельные автомобили, железнодорожный транспорт, военная и сельскохозяйственная  техника, водный транспорт и  грузовой автотранспорт. Кроме вышеперечисленных потребителей, соляровое масло (или остаточное дизельное топливо) еще используется для пропитки кожи, при термической и механической обработке металлов, в закалывающих, смазочно-охлаждающих жидкостях, автомобильных (и не только), а также в качестве топлива для котельных.

Дизельное топливо (ДТ), в зависимости от климатических условий использования, принято подразделять на три основных марки: марка А (арктическое),  марка З (зимнее) и марка Л (летнее).

Арктическое дизельное топливо используется при температуре окружающего воздуха до -50°С (при белее низких значениях арктическое дизельное топливо застывает). Температура вспышки данного топливного материала  25°С. Плотность не должна превышать 830 кг/м3. Арктическое дизельное топливо получают методом депарафинизации летнего ДТ, но это достаточно дорогой способ. Также можно смешать гидроочищенные, прямогонные углеводородные фракции и вторичного происхождения. По сути, арктическое дизельное топливо представляет собой утяжеленный керосин. Но керосин в чистом виде не обладает необходимыми смазывающими свойствами, цетановое число у него также довольно низкое (около 35 – 40), поэтому в арктическое дизельное топливо дополнительно вводят моторное минеральное масло (чтоб повысить смазывающую способность) и присадки, которые способствуют повышению цетанового числа.

Зимнее дизельное топливо изготавливают смешиванием вторичного происхождения,  гидроочищенных и прямогонных углеводородных фракций. Температура их выкипания составляет от 180 до 340°С. Застывает зимнее дизельное топливо при температуре -35°С. Температура вспышки его составляет 30°С. Также зимнее дизельное топливо могут изготавливать, вводя в летнее ДТ депрессорную присадку (она уменьшает температуру застывания топлива). Зимнее дизельное топливо можно получить и кустарным способом. Для этого необходимо к летнему ДТ добавить керосин КО или ТС-1. Плотность зимнего дизельного автомобильного топлива составляет около 840 кг/м3.
Летнее дизельное топливо застывает при температуре всего 5°С ниже ноля. Изготавливают также  смешиванием вторичного происхождения,  гидроочищенных и прямогонных углеводородных фракций, но температура выкипания их уже составляет от 180 до 360°С.

Газовое топливо для автомобиля

В качестве сырья для производства газового топлива для автомобилей используются продукты переработки нефти и природные газы.  
Побочным продуктом переработки нефти являются пропан-бутановые фракции. Их смесь — это и есть нефтяной сжиженный газ. Хранится нефтяной сжиженный газ в специальных баллонах в жидком агрегатном состоянии и под определенным давлением. Величина давления зависит от температуры окружающей среды. Если температура составляет около 0°С –  давление в баллоне равно 3 – 7 атмосферам. В случае, когда температура достигает 40 — 45°С —  давление может достигать 16 атмосфер. Это связано с расширением сжиженного газа при повышении температуры окружающей среды. Именно поэтому, при заправке газового баллона необходимо оставлять небольшую паровую подушку, объем которой составляет около 15 – 20% от общего объема (баллон должен быть заполнен не полностью, чтоб при повышении температуры газ мог расшириться, не создавая при этом критическое давление).  
Для заправки автомобилей сжиженным  нефтяным газом применяют две марки жидкого топлива: летнее топливо ПБА (в состав которого входит около 50% ±10% пропана, остальная часть – бутан и до 1% ненасыщенных углеводородов, иногда могут содержаться примеси этана и метана), и зимнее топливо ПА (автомобильный пропан, содержание в общем объеме которого составляет 90%±10%).
Сжатый природный газ представляет собой метан практически в чистом виде. Метан на специальных компрессорных газонаполнительных станциях сжимается и его закачивают баллон. Давление сжатого природного газа достигает 200 атм. Показатель уменьшается по мере расходования газа.
Основным недостатком газовых топлив для автомобилей является то, что мощность двигателя, в сравнении с другими видами топлив, уменьшается. При использовании сжатого природного газа мощность двигателя автомобиля снижается приблизительно на 20%, а сжиженного нефтяного газа – на 5-7%.

www.okorrozii.com

Автомобильное топливо. Бензин.

   Автомобильное топливо является важнейшим и необходимым эксплуатационным составляющим любого автомобиля, чем он питается  — это топливо и масла.
     Вечный вопрос — какое топливо или масло лучше? И наверное, единственно правильный ответ — то, что указано в инструкции по эксплуатации вашего двигателя или автомобиля. Однако не все так просто. Уже длительное время на автомобильном рынке конкурируют два типа двигателя — бензиновый и дизельный, которые предъявляют совершенно разные требования к топливу и маслам. Внутри «бензиновых» и «дизельных» групп так же существуют различия в требованиях к качеству топлива. Как в этом разобраться, понять
Об этом мы и поговорим, и поможет нам разобраться в этом вопросе — главный технолог одного из крупнейших Нефтеперерабатыающих заводов нашей страны, член нашего клуба,  Ю. Морошкин.  Первая статья этого цикла, будет посвящена бензину и бензиновым двигателям.

 Бензин — «святой дух» мотора.

Автомобильные бензины — предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением смеси (от искры). В зависимости от назначения, их разделяют на автомобильные и авиационные.  Несмотря на различия в условиях применения, автомобильные и авиационные бензины характеризуются в основном общими показателями качества, определяющими их физико-химические и эксплуатационные свойства.
     Современные автомобильные и авиационные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации:  иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах; иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивыей бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя; не изменять своего состава и свойства при длительном хранении и не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, топливные баки, резинотехнические изделия и др. В последние годы на первый план выдвигаются экологические свойства топлива.

            Бензин в России больше чем бензин.
    
     Состав бензинов
. Бензин-представляет собой смесь углеводородов, состоящих в основном из парафиновых, нафтеновых и ароматических углеводородов с длиной молекулы углеводорода от С-4 до С-10. Так же в состав бензина могут входить примеси; сера, азот и кислородсодержащие соединения. Бензин-это самая легкая фракция из жидких фракций нефти. От фракционного состава бензина зависят легкость и надежность пуска двигателя, полнота сгорания, длительность прогрева, приемистость автомобиля и интенсивность износа деталей двигателя. Фракционный состав бензинов нормируется техническими условиями на продукцию.
     Легкие фракции бензина характеризуют характеризуют пусковые свойства топлива — чем ниже температура выкипания топлива, тем лучше пусковые свойства.  Для запуска холодного двигателя необходимо, чтобы 10% бензина выкипало при температуре не выше 55 градусов (зимний сорт) и 70 градусов (летний) по Цельсию.  Зимние сорта бензина имеют более легкий (чем летние) фракционный состав.  Легкие фракции нужны на период пуска и прогрева двигателя.
          Основные фракции бензина.
     Основная часть топлива называется рабочей фракцией. От ее испоряемости зависит:  образование горючей смеси при разных режимах работы двигателя,  продолжительность прогрева (перевода с холостого хода под нагрузку),  приемистость (возможность быстро увеличить мощность на валу двигателя).  Содержание рабочей фракции должно совпадать с 50% отгона. Минимальный интервал температур от 90% до конца кипения,  улучшает качество топлива и снижает его склонность к конденсации, что повышает экономичность и уменьшает износ деталей двигателя.  Повышение процентов пусковых фракций,  приводит к образованию паровых пробок в системе питания горячего двигателя.  Особенно негативно это сказывается на работе двигателя в жаркий период года.  По испаряемости, бензины делятся на классы, что определяет их использование по климатическим зонам.
     Топливо имеет достаточно сложный химический состав и в процессе его производства контролируется множество его параметров. Рассмотрим наиболее важные из них. У бензинов — это антидетонационная стойкость, фракционный состав и химическая стабильность.

          Лабораторный контроль качества от производства до потребителя.
    
     Детонация
— процесс самопроизвольного возгорания топливовоздушной смеси от волны сжатия. В бензиновых двигателях  топливо поджигает свеча , в нужном месте и в нужное время. При этом фронт пламени создает волну давления, которая попадая в камеру сгорания, многократно отражается и усиливается — навстречу фронту пламени устремляется волна детонации, со скоростью до 2500м/сек. возникают звуки так называемый «стук пальцев»,  При этом возникают ударные нагрузки, разрушающие двигатель.  Причем детонация может возникать как на богатой, так и на бедной смеси (богатая смесь — при увеличении нагрузки, например на стадии разгона, бедная смесь — при резком снижении нагрузки, например, при движении под уклон на спуске). Чем выше степень сжатия  в двигателе , тем более высокие требования к детонационной стойкости топлива, на котором он работает.
     В основу маркировки бензинов положена октановая характеристика. Октановое число — характеризует стойкость бензина к детонации по специальной шкале в которой, 0 — соответствует детонационной стойкости нормального гептана, а 100 — соответствует детонационной стойкости изооктана.  Например, бензин марки АИ-95, где «А»- означает. что бензин автомобилтный, «И»- октаноное число определено по исследовательскому методу, а цифры, указывают на нормируемое минимальное значение октанового числа.  При этом, значение 95 — характеризует бензин по детанационной устойчивости соответствующим детанационной устойчивости эталовой смеси, состоящей из 95% изооктана и 5% нормального гептана.
     Определяется октановое число следующим способом:  бензин в специальной испыпательной установке сравнивается по устойчивости к детонации с контрольной смесью, октановое число которой определено по эталонной смеси изооктана и н-гептана. Если при этом устойчивость к детонации испытуемого топлива соответствует устойчивости контрольного топлива, то считается, что и октановое число испытуемого бензина соответствует октановому числу контрольного топлива.
          Детонация — самопроизвольный неуправлякмый взрыв в цилиндре.
    
     Октановое число
проверяется дважды — исследовательским и моторным методами, которые различаются условиями проведения испытания.  Результат полученный первым способом, несколько выше чем вторым.  Разницу в показаниях называют «чувствительность ю» бензина.  Исследовательский метод, более точно отражает антидетонационные свойства бензина при движении автомобиля в городских условиях и неполной нагрузке.
     Фракционный состав  — указывает на способность бензина  к испарению для образования рабочей смеси при пуске двигателя и его работе на различных режимах. Чем ниже температура, при которой выкипает 10% бензина, тем легче будет пустить на нем холодный двигатель. Превышение процентов пусковых фракций — приведет к образованию паровых пробок в системе питания горячего двигателя.
     Температура выкипания 50% бензина характеризует испаряемость его средних фракций, влияющих на время прогрева, устойчивость  работы и приемистость двигателя. Чем выше температура конца кипения. тем больше возможность попадания в цилиндры двигателя бензина в неиспарившемся виде, что приведет к смыву масла со стенок цилиндров и его разжигания в картере двигателя.
     Химическая стабильность — это свойство бензина не менять свои характеристики при хранении и перевозке. Один из факторов. влияющих на химическую стабильность топлива — концентрация фактических смол. Ее превышение ведет к смоло- и нагарообразованию в двигателе и соответственно его повышенному износу. Не менее важны такие показатели как содержание серы , кислотность, содержание водорастворимых кислот, щелочей, воды и механических примесей.
Превышение допустимого содержания серы и свинца, приводит к преждевременному выходу из строя каталитических нейтрализаторов отработанных газов, а повышенная плотность, может отрицательно повлиять на работу форсунок инжекторного двигателя.

           Современный бензиновый двигатель BMW M3 V8.
 
Ассортимент и качество автомобильных бензинов. Основная масса автомобильных бензинов в России вырабатывается по Гост 2084-77,  Гост Р51105-97 и по Ту 38.001165-97. В зависимости от октанового числа, Гост 2084-77, предусматривает пять марок бензинов: А-72,  А-76,  АИ-91,  АИ-93, АИ-95.  Для первых двух марок, цифры указывают октановое число, определенное моторным методом, для последних — исследовательским.
     Наиболее востребован  бензин А-92, который является на сегоднишний день, основным  питанием автомобильного парка страны.   Производители же современной автотехники  импортной и отечественной, предписывают использование бензина  АИ 95, спрос на который быстро растет. Однако остаются еще и потребители низкооктанового бензина А-76 (АИ-80), в основном это старая автотракторная техника и раритеты.
     Бензины,  А-76 (АИ-80), АИ-95 и АИ-98  по действующему законодательству  не допускается вырабатывать с использованием этиловой жидкости (ТЭС).
     В настоящее время многие нефтяные компании выпускают автомобильные бензины по собственным стандартам, например «Нормаль-80», «Регуляр-91», «Премиум-95» и «Супер -98». При разработке стандартов действует обязательное правило — топливо должно соответствовать техническому регламенту. Бензины — «Премиум-95» и «Супер-98», полностью отвечают этим требованиям и предназначены в основном, для двигателей современных отечественных и зарубежных автомобилей.
     В Европейском Союзе, США и других развитых странах, приняты жесткие нормы по токсичности ОГ автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями, регламентирующими содержание; окиси углерода (СО), двуокиси серы, оксидов азота и углеводородов, на содержание которых,  прежде всего, влияют — конструкция двигателя и качество применяемого топлива.
      С 2005 года в ЕС, действуют нормы токсичности Евро-4, что означает, что автомобили производимые в странах ЕС, должны соответствовать этим нормам, соответственны требованияи в части применения топлива, экологические показатели которого, так же регламентируются.

           Европейское качество бензина уавтомобилям в России.
     
     По этому же пути, с некоторым опазданием, двигается и Россия. Так с 2005 года, в РФ начат выпуск автомобилей соответствующих нормам Евро-2, и бензинов, соответствующих норме Евро-2.  (Гост Р51105-97 и Гост Р51866-2002). Работа по совершенствованию качества топлива ведется в соответствии с техническим регламентом  «О требованиях к бензиновым, дизельным и другим ГСМ», который имеет статус закона РФ.  В соответствии с этим документом, предписывается поэтапный процесс перехода на менее экологически вредные марки топлив, отказ от низкооктановых марок и выполнение других требований, направленных на улучшение экологической обстановки на дорогах.
     Помимо выполнения экологических требований, стало необходимо постоянно наращивать выпуск бензинов с ОЧН — 92, 95 и выше, спрос на которые непрерывно растет.
     Очевидно, что при таком разнообразии топлив и требований к ним, необходимо строгое соблюдение всех норм и правил, как в период производства топлива так и при его реализации. Для этого крупные нефтяные компании, заботясь о покупателе и собственном имидже, организуют сквозной лабораторный контроль продукции — от производителя до продавца.
         

     Естественно, что все это, непосредственно влияет на цену топлива и наш кошелек…

gpmar.ru

Топливо для автомобильных двигателей


Категория:

   Ремонт топливной аппаратуры автомобилей


Публикация:

   Топливо для автомобильных двигателей


Читать далее:

Топливо для автомобильных двигателей

Топливо — это горючее вещество, при сжигании которого получается тепловая энергия. Топлива бывают твердые, жидкие и газообразные. На автомобильных двигателях внутреннего сгорания применяют главным образом жидкие и газообразные топлива. В качестве жидких топлив используют автомобильные бензины и дизельные топлива, которые получают переработкой нефти или твердых горючих ископаемых (каменного угля и горючих сланцев).

В качестве газообразных топлив используют сжатые и сжиженные газы. Сжиженные газы получают переработкой нефти или газификацией в газогенераторе твердых видов топлив. Сжатые газы получают из природного газа, а также из попутных газов, которые извлекают при добыче нефти. Применение сжиженного газа в качестве топлива для автомобильных двигателей обусловлено его высокой концентрацией энергии в единице объема, хорошими антидетонационными свойствами и малой токсичностью отработавших газов. Сжатые газы применяют в меньшей степени, так как они уступают сжиженным газам по целому ряду свойств и эксплуатационных показателей.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Для автомобилей, эксплуатируемых в СССР, используются бензины и дизельные топлива, отвечающие определенному сортаменту.

Бензины

Топливом для автомобилей с карбюраторными двигателями яв-ляются бензины различных у.арок.

Свойства автомобильных бензинов

Автомобильные бензины должны отвечать следующим требованиям: обладать хорошей испаряемостью, оптимальной детонационной стойкостью, высокой химической стабильностью, не должны содержать воду и механические примеси, должны иметь минимальное содержание серы.

Испаряемость бензина — это способность бензина переходить при данных условиях из жидкого состояния в парообразное. Испаряемость бензина определяется его количеством, выкипающим при нагреве до определенных температур. Показателем поведения бензи! на в двигателе является температура, при которой он испаряется на 10, 50 и 90% от общего количества испытуемого бензина. 10% бензина должно выкипать при нагреве его до 80° С. Это необходимо для обеспечения легкого пуска двигателя; 50% бензина должно вы. кипать при нагреве его до 145° С, что необходимо для быстрого прогрева двигателя при бесперебойной его работе до установления требуемого теплового режима. Выкипание бензина при нагреве характеризуется температурой перегонки 90% бензина и температурой конца его кипения. Невыкипающие при этих температурах тяжелые фракции осаждаются на стенках цилиндров. Это приводит к смыванию смазки, разжижению масла и другим отрицательным последствиям. Однако слишком большое количество легких фракций в летний период может вызвать образование паровых пробок в системе питания.

Для двигателя любого типа необходимо подбирать бензин, обеспечивающий бездетонационную работу на всех режимах. Детонация — это ненормальный Процесс сгорания, происходящий с высокими скоростями и сопровождающийся резким металлическим стуком. Детонация вредно отражается на работе двигателя, вызывает повышенный износ деталей кривошипно-шатунного механизма и обгорание клапанов.

Бензин представляет собой смесь ряда жидких углеводородов, в число которых входят как сильно детонирующие углеводороды, например гептан, так и недетонирующие — изооктан и др. Детонационная стойкость бензина оценивается октановым числом. Октановое число показывает процентное содержание изооктана в такой его смеси с гептаном, детонационная стойкость которой, определяемая на специальном двигателе, равноценна стойкости бензина данной марки. Таким образом, бензин будет тем более стойким против детонации, чем выше его октановое число.

Бензин не должен содержать механических примесей и воды. В зимний период эксплуатации наличие воды создает возможность образования в топливопроводах ледяных пробок. Механические примеси способствуют более интенсивному изнашиванию жиклеров и сокращению срока службы фильтров.

Наличие в бензине серы способствует повышенному коррозийному износу двигателя и ведет к снижению его мощности и экономических показателей.

Содержание серы в бензине в зависимости от его марки должно быть не более 0,10—0,15%.

Марки бензинов

Отечественная нефтеперерабатывающая промышленность выпускает товарные бензины следующих марок: А-66, А-72, А-76, АИ-93, АИ-98 и бензин автомобильный «Экстра» (октановое число 95).

Буква обозначает, что бензин автомобильный, а цифра —октановое число, определенное по моторному методу. Наличие в маркировке буквы И показывает, что октановое число определено по исследовательскому методу.

Моторный и исследовательский метод отличаются друг от друга условиями испытаний. Условия испытаний бензинов по мо-т0ЛЬКму методу более жесткие, поэтому топлива, испытанные по мо-T°PH°MV методу, получают более низкое значение октанового числа. Т0РНВсе автомобильные бензины, кроме АИ-98 и «Экстра», выпускается двух сортов: летние и зимние.

Во время перехода с летнего оензина на зимнии и наоборот в течение 1 мес. возможно применять бензины обоих видов, а также их смеси.

При эксплуатации автомобилей следует использовать бензины тех марок, которые указаны заводами-изготовителями автомобилей.

Правила обращения с этилированным бензином

Для повышения детонационной стойкости бензинов в них добавляют специальную присадку — антидетонатор. В качестве антидетонатора используют этиловую жидкость (основную часть которой составляет тетраэтилсвинец).

Бензины марок А-66, А-76, А-93, А-95, АИ-93 и АИ-98 выпускаются этилированными, т. е. с добавкой тетраэтилсвинца.

Поскольку продукты распада тетраэтилсвинца, поступающие с отработавшими газами в окружающую атмосферу, являются в известной мере токсичными, то в густонаселенных местностях с большой плотностью движения автотранспорта применяются исключительно неэтилированные бензины.

Этилированные бензины окрашивают в различные цвета (красный, оранжевый, синий, зеленый и др.).

Этилированные бензины сильно ядовиты и опасны для здоровья людей, поэтому при обращении с этилированным бензином следует соблюдать следующие правила:

1. Применять этилированный бензин следует только как топливо для двигателей.

2. Не применять этилированный бензин для мойки деталей и мытья рук.

3. Не перевозить этилированный бензин с другими грузами, вместе с людьми, а также в кузовах легковых автомобилей, автобусах, кабинах грузовых автомобилей.

4. Не допускать расплескивания этилированного бензина при заправке, перекачке и транспортировке. В случае попадания этилированного бензина на полы, стены и другие неметаллические предметы их нужно немедленно обезвредить 1,5% раствором дихлор-амина в чистом неэтилированном бензине или хлорной известью, употребляя ее в виде кашицы. Металлические предметы нужно обмыть или обтереть керосином:, i

5. Исключить возможность подтекания топлива и проникнове. ния отработавших газов в кабину автомобиля.

6. Детали двигателя и системы питания при ремонте автомоби. лей, работавших на этилированном бензине, необходимо промыть в керосине и протереть.

7. Для перекачки этилированного бензина нужно пользоваться специальными приспособлениями (насосами, грушами). Засасывание этилированного бензина и продувка системы питания ртом запрещаются.

8. Не приступать к работе с этилированным бензином без спец. одежды, которая должна храниться на предприятии.

9. При попадании этилированного бензина на кожу его необходимо смыть ветошью, смоченной в керосине, а затем теплой водой с мылом. При попадании в глаза необходимо обратиться к врачу.

10. Перевозка и хранение этилированного бензина допускаются только в специальной, плотно закрывающейся таре. Тара должна иметь надпись: «Этилированный бензин. Ядовит. Годен только как топливо для автомобилей».

11. Загрязненные этилированным бензином обтирочные материалы, ветошь, опилки собираются и сжигаются в установленном месте.

Лица, работающие с этилированным бензином, инструктируются о мерах предосторожности и проходят периодические медицинские осмотры.

При сгорании этилированных бензинов на горячих деталях двигателя (свечи, тарелки выпускных клапанов и пр.) скапливается много отложений, приводящих, в частности, к шунтированию электродов свечей зажигания. Поэтому при работе двигателя на этилированных бензинах надо внимательно следить за состоянием свечей зажигания.

Дизельные топлива

Для автомобилей, имеющих дизельные двигатели, предназначается специальное дизельное топливо, в состав которого входят более тяжелые по сравнению с бензиновыми нефтяные фракции.

Свойства дизельных топлив

Процесс сгорания топлива в дизельном двигателе отличен от процесса сгорания в карбюраторном двигателе, поэтому требования, предъявляемые к дизельному топливу, отличаются от требований, предъявляемых к бензинам.

Дизельное топливо должно отвечать следующим требованиям: обеспечивать легкий пуск и мягкую работу двигателей, не создавать затруднений при подаче в двигатель при помощи топливной аппаратуры, не вызывать коррозии деталей двигателя, не давать нагара, не содержать механических примесей и воды.

Период задержки воспламенения топлива оценивается цетано-числом. Цетановое число соответствует процентному содержало цетана (Ci6h44) в смеси с альфаметилнафталином (С10Н7СН3) пои условии, что эта смесь при испытании на специальном двигате-пе равноценна по воспламеняемости дизельному топливу данной марки. Следовательно, чем выше цетановое число, тем более плавно будет нарастать давление при сгорании топлива и двигатель будет работать менее жестко. Высокоцетановое топливо обладает лучшими пусковыми свойствами.

Надежная подача топлива в цилиндры зависит от вязкости топлива и температуры его застывания. Чем больше вязкость топлива, тем хуже его распыление и сгорание. Температура застывания должна быть на 10—15° С ниже температуры окружающего воздуха.

Топливо не должно вызывать коррозии деталей двигателя. Для уменьшения коррозийного действия топлива содержание в нем серы и органических кислот строго ограничивается. -Не допускается присутствие в топливе щелочей, водорастворимых кислот, активных сернистых соединений, так как эти компоненты увеличивают коррозийное действие.

Нагар в цилиндрах образуется вследствие содержания в топливе смолистых веществ. Оценка топлива на содержание смолистых веществ производится по коксовому числу. Коксовое число показывает количество кокса р процентах (от взятого для пробы топлива), образовавшегося при испытании его в специальном приборе. Чем больше коксовое число, тем больше образуется нагара и отложений при сгорании топлива. Повышенный нагар и отложения увеличивают износ деталей двигателя.

Топливо не должно содержать механических примесей и воды. Механические примеси, имеющиеся в топливе, засоряют топливную аппаратуру и фильтры и способствуют преждевременному выходу их из строя.

В зимнее время вода может привести к образованию ледяных пробок в фильтрах и топливопроводах.

Марки дизельных топлив

Нефтеперерабатывающей промышленностью СССР выпускаются товарные дизельные топлива следующих марок: А —для температуры окружающего воздуха —50 °С и выше; ЗС—30 °С и выше; 3 — —20 °С и выше и Л — 0° С и выше (ГОСТ 305—73). Выпускаются также специальные марки топлив: ДА — для температуры окружающего воздуха не ниже —30 °С; ДЗ -30 °С и выше; ДЛ — 0 °С и выше (ГОСТ 4749-73).

Нормы расхода топлива

На расход топлива для автомобилей установлены единые государственные нормы.

Для легковых автомобилей и автобусов установлены следующие линейные нормы расхода топлива в литрах на 100 км пробега.

Для автомобилей с прицепом нормы расхода топлива слагаются из линейной нормы на пробег и нормы на транспортную работу, выполняемую автомобилем и прицепом. Эти нормы увеличиваются на каждые 100 км пробега автомобиля с прицепом по сравнению с нормой для одиночного автомобиля на 2 л для автомобилей с карбюраторными двигателями и на 1,3 л, с дизельными двигателями на каждую тонну собственной массы прицепа.

Для автомобилей-самосвалов нормы расхода топлива слагаются из линейной нормы на пробег и надбавки на каждую ездку с грузом в размере 0,25 л.

Нормы расхода жидкого топлива могут быть повышены в следующих случаях:
— при работе в зимнее время (при установившейся средней температуре воздуха ниже 0 °С) в южных районах —до 5%, в районах с умеренным климатом — до 10%, в северных районах —до 15% и в районах Крайнего Севера — до 20%;
— при работе на дорогах в горных местностях (свыше 1500 м над уровнем моря) или на дорогах со сложным планом (наличие в среднем на 1 км пути более пяти закруглений радиусом менее 40 м) — до 10%;
— для автомобилей, работающих с частыми остановками (автобусы, автомобили работающие на территории предприятий, автомобили для перевозки продуктов и др.) —до 10%;
— при работе в тяжелых дорожных условиях (в период сезонной распутицы, и снежных заносов) как исключение — до 35% на срок не более 1 мес;
— при работе в карьерах в тяжелых дорожных условиях — до 20%;
— при движении по полю (сельскохозяйственные работы) — до 20%;
— при учебной езде — до 25%;
— при погрузочно-разгрузочных работах в пунктах, где запрещается останавливать двигатель (нефтебазы, спецсклады и др.), на 1 ч простоя автомобиля установлен дополнительный расход топлива исходя из нормы расхода топлива на 5 км пробега автомобиля.

При работе автомобиля на внегородских дорогах с усовершенствованными покрытиями нормы расхода снижают до 15%.

Примечание. В случае необходимости применения одновременно нескольких надбавок норму расхода топлива устанавливают по сумме или разности этих надбавок.

На внутригаражные разъезды и технические надобности (технические осмотры, регулировочные работы и т. д.) разрешается расходовать до 0,5% топлива от общего его количества, потребляемого предприятием.

Пути экономии топлива

Расходы на топливо составляют значительную долю в общих затратах на эксплуатацию автомобилей.

Снижения расхода топлива можно добиться следующими путями:
— исключением потерь топлива при хранении, транспортировке и. раздаче;
— содержанием автомобиля в технически исправном состоянии; правильной регулировкой топливной аппаратуры автомобиля; правильными приемами вождения автомобиля и уходом за ним в пути.

Топливо для автомобилей должно храниться в условиях, исключающих возможность его испарения и загрязнения.

Транспортировать топливо следует в специальных автоцистернах или в чистой таре, имеющей металлические пробки с резьбой и прокладки.

При раздаче и перекачке топлива следует следить за исправностью применяемого оборудования и инвентаря. Должна быть устранена возможность потерь топлива от подтекания кранов цистерн при опорожнении тары, из-за неисправности топливораздаточных пистолетов.

Содержание автомобиля в технически исправном состоянии оказывает большое влияние на экономию топлива. К факторам, наиболее заметно влияющим на ухудшение топливной экономичности автомобиля, относятся: подтекание топлива из системы питания, нарушение регулировки топливной аппаратуры, неправильная установка угла опережения зажигания и др. Потери на трение в узлах и агрегатах автомобилей также существенно сказываются на расходе топлива, поэтому при техническом обслуживании автомобилей особое внимание следует уделять правильной регулировке узлов трансмиссии и заправке их соответствующими сортами смазочных материалов.


Рекламные предложения:

Читать далее: Краткие сведения о нефти

Категория: —
Ремонт топливной аппаратуры автомобилей

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Бензин и дизельное топливо | Автомобильный справочник

 

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).

 

Содержание

 

 

Характеристики автомобильного топлива

 

Теплотворная способность топлива

 

Обычно чистая теплотворная способность Hобуславливает 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/м3.

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 <50 мг/кг. Германия занимает лидирую­щие позиции в обессеривании топлива — уже с 2003 года, под действием мер в области на­логообложения, в этой стране используется топливо, свободное от серы.

В США, предельное значение содержания серы в бензинах, выпускаемых в промыш­ленном масштабе, с 2006 года ограничивается величиной 80 мг/кг, при этом среднее значение для общего количества проданного и импортированного топлива составляет 30 мг/кг. Отдельные штаты, например, Кали­форния, установили более низкие ограниче­ния.

Кроме того, с 2006 года в США выпуска­ется свободное от серы дизельное топливо (содержание серы составляет максимум 15 мг/кг, ULSD — дизель с ультранизким со­держанием серы). К концу 2009 года, однако, только 20% топлива имело содержание серы не более 500 мг/кг.

Содержание серы в сертифицированном топливе служит основанием для изменения регулирующих документов.

 

 

Бензины

 

В Германии продаются следующие бензины: Normal, Super и Super Plus. Отдельные по­ставщики заменили Super Plus на топливо с октановым числом 100 (V-Power 100, Ultimate 100, Super 100), у которых, кроме октанового числа, были изменены присадки.

В США бензин продается под марками Regular и Premium; они примерно сопо­ставимы, соответственно, с выпускаемыми в Германии Normal и Super. Бензины Super или Premium, благодаря более высокому ароматическому содержанию основы и добавлению компонентов, содержащих кисло­род, демонстрируют высокое сопротивление детонации и имеют более предпочтительное применение в двигателях с более высокой степенью сжатия.

Переформулированный бензин — термин, используемый для описания бензина, кото­рый, благодаря измененному составу, отли­чается меньшими испаряемостью и эмиссией отработавших газов, чем обычный бензин. Требования к переформулированному бен­зину приводятся в Законе о чистом воздухе, принятом в США в 1990 году. Этот закон регламентирует, например, меньшие значения давления насыщенных паров, содержания ароматиков и бензола и температуры выкипа­ния. Он также предписывает использование присадок, очищающих топливную систему от загрязнений и отложений.

 

 

Топливные стандарты для бензинов

 

Европейский стандарт EN 228 (2008) опре­деляет требования к неэтилированному бен­зину для использования в двигателях с искро­вым зажиганием. Определенные для каждой страны отдельные значения изложены в на­циональных приложениях к этому стандарту. Этилированный бензин в Европе запрещен. Технические требования США к топливам для двигателей с искровым зажиганием содер­жатся в ASTM D4814 (ASTM — Американское общество по испытанию материалов).

Большинство топлив для двигателей с ис­кровым зажиганием, которые продаются се­годня, имеют в своем составе компоненты, которые содержат кислород (окисляются). В этом отношении особое практическое зна­чение получил этанол, так как «Директива биотоплива ЕС» предусматривает минималь­ный объем выпуска для возобновляемого топлива (см. 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/м3. 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.

 

 

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.

В следующей статье я расскажу об альтернативных видах топлив.

Рекомендую еще почитать:

press.ocenin.ru

Состав и виды бензина

Вопреки распространённому мнению, бензин не является моновеществом с чёткой структурой. На самом деле это смесь углеводородов, имеющая, в зависимости от марки и названия, и разное молекулярное строение. Свойства разных марок, состав  бензина под разными торговыми названиями обусловлены именно этим.

Коротко о производстве – «откуда что берётся»

Чтобы получить это топливо, с сырой нефтью (которая является основным сырьём для производства бензина, хотя производить его можно и из сланцев, и даже из каменного угля, но эти способы дороже) проделывают различные  манипуляции, например, низкотемпературная (риформинг) и высокотемпературная (крекинг) обработка сырья. Полученный в результате этих разных методов бензин затем смешивается в уже товарную форму. Таким образом, состав бензина многокомпонентен. Упрощённо процесс создания этого топлива выглядит так:

  1. Атмосферно-вакуумная перегонка с получением самого легко извлекаемого бензина.
  2. Извлечение серы и солей, которые значительно ухудшают качество бензина. Российская нефть, кстати, очень богата серой, поэтому на мировых рынках ценится даже ниже азербайджанской, например. Исключение – сахалинская нефть с большим количеством лёгких фракций.
  3. Отправка оставшихся нефтяных фракций частично на вторичную перегонку, частично – на каталитический крекинг. Из вторичной перегонки фракции идут на каталитический риформинг.
  4. В результате крекинга оставшихся тяжёлых фракций при нагреве (иногда до 700⁰С) рвутся молекулярные цепочки, и образуется вторичный бензин. Если при низкотемпературном процессе выход бензина из сырой нефти не превышает 20%, то в результате высокотемпературного крекинга бензина из нефти можно получить уже до 70%.
  5. Тяжёлые нефтяные фракции из процессов атмосферно-вакуумной перегонки, из вторичной перегонки и из каталитического риформинга поступают на участок «газофракционирующая установка». Из неё, а так же с установки каталитического крекинга, идут компоненты в смесь, которая и является собственно бензином. А из смеси затем уже выделяют сорта и классы АИ-92, АИ-95, Евро-3 и т.д.

Маркировка бензина

Какие химические свойства бензина используются при его продаже потребителям? Для работы бензина в качестве моторного топлива важны:

  1. Испаряемость.
  2. Воспламеняемость и, как следствие – способность к горению.
  3. Образованию отложений (нагара) – которых должно быть как можно меньше.
  4. Коррозионная активность.
  5. Способность к детонации.

Маркировка бензинов из продающихся на заправках в России сейчас такова: АИ-92, АИ-95 и АИ-98. Выпускаемые раньше для грузовых траков А-72 и АИ-80 в соответствии с переходом на евростандарты сняты с производства из-за их большого количества токсичных веществ, входящих в состав бензина и в продуктах выхлопа.

Что же означают буквы «А» и «И» в названии топлива?

Метод определения октанового числа – моторный, обозначается литерой «А», и/или исследовательский, обозначаемый «И». При моторном методе измеряют детонационные свойства воздушно-бензиновой взрывоопасной смеси, поступающей из карбюратора или инжекторов в камеру сгорания, притом на нормальных режимах работы мотора. При исследовательском – на предельных, форсированных или просто повышенных оборотах и нагрузках. Так как исследования проводятся обоими методами, маркировка бензинов использует обе литеры – «АИ»

Октановое число – что это?

Теперь о сути самого термина. Так как состав бензина в основном – это смесь изооктана и гептана с их разной способностью к детонации в камерах сгорания двигателей, то замер этой их способности к детонации в момент воспламенения и измеряют на специальном двигателе для испытаний бензиновой смеси.

При этом если превалирует изооктан – возрастает детонация. Если гептан – детонация падает до нуля, но возрастает температура горения, что идёт к износу всех деталей, содержащих силикон и резину (сальники), они твердеют и крошатся; прогорают клапана и стенки цилиндров. В большинстве случаев (кроме специальных) октановое число совпадает с процентом содержания в бензине изооктана.

Марка ГОСТ/ТУ Октановое число (моторный метод) Октановое число (исследователь- ский метод)
А-92 ТУ38.001165-87 83 92
АИ-93 ГОСТ 2084-77 85 93
АИ-95 ГОСТ 2084-77 87 95
АИ-98 ГОСТ 2084-77 89 98

Экологические требования к топливу

Природа Земли – равновесная система взаимодействия растительного и животного мира, притом как на суше, так и в океане. Загрязнение её ведет к гибели многих живых существ, а значит и к оскудению многообразия генофонда планеты. А именно так – в планетарном масштабе, — нужно мыслить, если человечество хочет выжить и сохранить всё многообразие природы. Но!

Продукты сгорания нефти, особенно без должной степени очистки по параметрам, принятым международными правилами в последнее время, в больших количествах смертельно опасны для окружающей среды. Впрочем, токсичны не только продукты сгорания, но и сама нефть и все её производные и антидетонационные присадки. Например, тетраэтилсвинец. Или наличие в бензине углеводородов с двойными связями, что характерно в составе бензина вторичной возгонки после каталитического крекинга нефти.


Впрочем, экологические требования к топливам ужесточаются из года в год, что служит хоть какой-то гарантией чистоты окружающей среды. Даже бьющие по карману потребителя налоги за содержание и покупку автомобилей со старыми экологическими нормами также способствуют сбережению природы.

Особо стоит остановиться на бензинах класса «Евро» под маркировкой 3, 4 ,5 и 6. Это бензины особой экологической чистоты, при сгорании которых выделяется на 10-12% меньше угарного и углекислого газов, понижено в полтора – два раза содержание бензола (его там 1,00 % макс.), серы – 1,00 ррм не более, ароматических углеводородов – 42, 35, 35 и 24 % соответственно, наличие моющих присадок – обязательно, а выбросы окислов азота уменьшены на 5,0 у Евро3, 3,2 – у Евро4, 2,0 – у Евро5 и 0,46 у Евро6.

Россия также не остаётся в стороне от общемирового тренда: компанией «Лукойл» выпущен бензин ЭКТО100. Топливо прошло экспертизу швейцарской компании Intertek и получило высокую оценку по классу экологичности. По отзывам потребителей, если на крышке бензобака обозначено, что топливо должно быть не ниже АИ95, а ездили на АИ98, то свойства бензина ЭКТО100 таковы, что заправка им только улучшила характеристики работы мотора.

Сезонный бензин

Среди водителей имеет хождение стойкий миф о том, что в сильные холода (минус 20 градусов и ниже) следует заливать в бензобак бензин с более низким, на одну ступень, чем рекомендовано, октановым числом. Например, АИ-92 вместо «родного» АИ-95.Чем мотивируют? Более низкой температурой воспламенения, а значит – его надёжностью загораться в цилиндрах двигателя в сильный мороз.

Ну, хорошо. Залили вы 10 литров АИ-92 вместо рекомендованного АИ-95 при холоде на улице в минус 20. А в течение дня мороз спал до минус 10, свойства бензина другие, отличающиеся от расчётных – и зазвенели клапана и цилиндры от «вдруг» возникшей детонации! Замена мотора потом обойдётся несопоставимо дороже копеечной экономии.

Тем более, что такую замену можно делать, если в инструкции по эксплуатации вашей машины прямо сказано, что такая замена топлива на с более низким октановым числом вообще допустима.


Мало кто знает, что все крупные компании производят бензин в зависимости от времени года, так существует зимний и летний его состав, именно для целей более надежной работы двигателя в разные времена года.

Так что, выбирая топливо для зимних поездок, стоит обратить внимание не на октановое число, а на такой показатель, как «давление насыщенных паров» — ДНП, измеряемого в килопаскалях (кПа). Чем выше ДНП, тем лучше воспламеняемость воздушно-бензиновой смеси.

Для зимнего бензина степень упругости смеси вместо 80 кПа должна быть 90-100 кПа.

Обычный, «летний», бензин, превращается в «зимний» добавлением бутана. Если технология смешивания произведена верно, на выходе получится легко воспламеняемая в морозы смесь.

Но многие ли заправочные станции заморачиваются такой заботой о потребителе? Крупные, брендовые – да. Удар по их престижу  может обернуться многомиллионными убытками, особенно, если после грамотной экспертизы и распиаренной в СМИ историей автомобилист докажет убытки по вине автозаправочного гиганта. С  мелких же производителей, зачастую, взятки гладки. Закроют его керосиновую лавочку – он возродится под другим названием и под другой фамилией. Любимой тёщи, например. А теперь представьте такую же манипуляцию с названием и сменой фактического владельца у бренда «Лукойл»?

Другие показатели. Октан – это ещё не всё!

С соотношением изооктана и гептана, влияющим на антидетонационные качества бензина, вроде всё ясно. От чего же ещё зависит эффективность сгорания топлива под названием «бензин»?

У сложных углеводородов, входящих в его состав, разная степень испаряемости и закипания, а эти показатели напрямую влияют на работу мотора. Качество бензина как раз и зависит от соотношения фракций, закипающих при разной температуре. Различия в составе всех АИ и Евро, таким образом, обусловлены процентным соотношением легко-  и трудно- закипаемых фракций.

Для чего вводятся такие фракции в состав бензина? Если не вдаваться в тонкости термодинамики и процентного химического состава топлива, то картина складывается следующая:

  • Закипающие при низкой температуре (от 27⁰С) служат для первичного воспламенения при пуске холодного двигателя;
  • Кипящие до 100⁰С – для стабильной работы мотора при движении;
  • Кипящие до 200 градусов на конечной стадии движения и при выключении мотора – чтобы он не продолжал работать даже при выключении зажигания за счёт того, что части двигателя раскалены (калильное зажигание).

Кроме того, различаются также и виды бензинов. Они бывают этилированные и неэтилированные. Вторые – без этилсвинцовых добавок. Но главное, пожалуй, отличие видов бензинов – это авиационные и автомобильные.

Коротко об авиационном бензине

Авиационный бензин – это топливо, используемое для поршневых авиационных двигателей. Не для реактивных самолётов – там в качестве топлива используют авиационный керосин.

Особенность авиационного двигателя, в отличие от автомобильного, в том, что в большинстве случаев используется принудительный впрыск топлива в цилиндры двигателя.

Маркировка авиабензинов производится, в отличие от автомобильных АИ,  литерой «Б». На данный момент в России взамен ранее выпускавшихся бензинов Б-91-115 и Б-95-139  разработан и пошёл в серию универсальный бензин Б-92, в котором отсутствует показатель «сортность на богатой смеси», что позволило наряду с нормальной работой  на всех режимах расширить ресурсы двигателей и значительно уменьшить содержание в бензине тетраэтилсвинца.


Кроме топливного Б-92 в России выпускается и авиационный Б-70, но используют его чаще всего в качестве бензинового растворителя в производстве и для бытовых нужд.

Послесловие

Если использовать не нефтяные ресурсы в качестве источника для получения топлива, то перспективы как экологии, так и самого наличия топливно-энергетического комплекса выглядят не столь удручающе, как это есть на сегодняшний момент.

В качестве альтернатив могут быть использованы технологии переработки сжиженных газов, растительных масел из ряда непищевых сортов, спирты на основе этилового, но главное – водород, не оставляющий после себя СО и СО2.

Отдельное направление – создание экономичных  и компактных аккумуляторов и электродвигателя, работающего в паре с ними.

Пока что идёт химическое совершенствование бензинов, ужесточение экологических требований к ним, но, как следствие – увеличение цены. Что вкупе с увеличением численности народонаселения планеты и доступ всё большего числа людей всех континентов к благам цивилизации, к которым, несомненно, относится и всеобщая автомобилизация – перспективы отрасли остаются неопределёнными.

autoleek.ru

Топливо — Википедия

Эта статья описывает химические топлива; о ядерном топливе см. Ядерное топливо.

То́пливо в широком смысле слова — это вещество, способное выделять энергию в ходе определённых процессов, которую можно использовать для технических целей. Химическое топливо выделяет энергию в ходе экзотермических химических реакций при горении, ядерное топливо — в ходе ядерных реакций. Некоторые топлива (например, гомогенные пороха или твёрдые ракетные топлива) способны к самостоятельному горению в отсутствие окислителя. Однако большинство топлив, используемых в быту и в промышленности, требует для сжигания наличия кислорода, и такие топлива также могут называться горючими. Наиболее распространёнными горючими материалами являются органические топлива, в составе которых есть углерод и водород. Топлива подразделяются по агрегатному состоянию вещества на твёрдые, жидкие и газообразные, а по способу получения — на природные (уголь, нефть, газ) и искусственные. Ископаемые природные топлива служат основным источником энергии для современного общества. В 2010 году примерно 90 % всей энергии, производимой человечеством на Земле, добывалось сжиганием ископаемого топлива или биотоплива[1], и, по прогнозам Управления энергетических исследований и разработок (США)[en], эта доля не упадёт ниже 80 % до 2040 года при одновременном росте энергопотребления на 56 % в период с 2010 по 2040 годы[2]. С этим связаны такие глобальные проблемы современной цивилизации, как истощение невозобновляемых энергоресурсов, загрязнение окружающей среды и глобальное потепление.

Понятие топлива возникло из способности некоторых веществ гореть, выделяя при этом тепло. В большинстве случаев горение является химической реакцией окисления, при этом для таких видов топлива, как, например, дерево (дрова) или бензин окислителем часто служит кислород воздуха. В качестве окислителя в специальных устройствах (например, ракетных двигателях) могут использоваться и другие вещества, например жидкий кислород. Фтор не используется как окислитель из-за очень высокой токсичности, озон — из-за токсичности и нестабильности.

Поскольку во многих устройствах в качестве окислителя используется кислород, потребляемый из окружающего воздуха без приложения специальных усилий («невидимый» окислитель), в быту происходит смешение понятий и горючее часто (и ошибочно) называют топливом.

Для преобразования тепловой энергии топлива в кинетическую используют различные виды тепловых двигателей.

Основной показатель топлива — теплотворная способность (теплота сгорания). Для целей сравнения видов топлива введено понятие условного топлива (теплота сгорания одного килограмма «условного топлива» (у. т.) составляет 29,3 МДж или 7000 ккал, что соответствует низшей теплотворной способности чистого антрацита).

Печное бытовое топливо предназначено для сжигания в отопительных установках небольшой мощности, расположенных непосредственно в жилых помещениях, а также в теплогенераторах средней мощности, используемых в сельском хозяйстве для приготовления кормов, сушки зерна, фруктов, консервирования и других целей.

Стандарт на котельное топливо — ГОСТ 10585-99 предусматривает выпуск четырёх его марок: флотских мазутов Ф-5 и Ф-12, которые по вязкости классифицируются как лёгкие топлива, топочных мазутов марки 40 — как среднее и марки 100 — тяжёлое топливо. Цифры указывают ориентировочную вязкость соответствующих марок мазутов при 50 °C.

Печное топливо тёмное вырабатывается из дизельных фракций прямой перегонки и вторичного происхождения — дистиллятов термического, каталитического крекинга и коксования.

По фракционному составу печное топливо может быть несколько тяжелее дизельного топлива по ГОСТ 305-82 (до 360 °C перегоняется до 90 процентов вместо 96 процентов, вязкость печного топлива до 8,0 мм2/с при 20 °C против 3,0-6,0 мм2/с дизельного).

При изготовлении печного топлива не нормируются цетановое и йодное числа, температура помутнения. При переработке сернистых нефтей массовая доля серы в топливе — до 1,1 процента.

Для улучшения низкотемпературных свойств печного топлива в промышленности применяют депрессорные присадки, синтезированные на основе сополимера этилена с винилацетатом.

Характеристики:

  • 10 процентов перегоняется при температуре, С, не ниже 160;
  • 90 процентов перегоняется при температуре, C, не выше 360;
  • кинематическая вязкость при 20 °C, мм2/с, не более 8,0;
  • температура вспышки в закрытом тигле, С, не ниже 45;
  • массовая доля серы, процентов, не более: в малосернистом топливе 0,5, в сернистом топливе 1,1;
  • испытание на медной пластинке выдерживает;
  • кислотность, мг КОН/100 см3 топлива, не более 5,0;
  • зольность, процентов, не более 0,02;
  • коксуемость 10-процентного остатка, не более 0,35 процентов;
  • содержание воды: следы;
  • цвет: от светло-коричневого до чёрного;
  • плотность при 20 °C, кг/м3: не нормируется, определение обязательно.

Твёрдые топлива[править | править код]

Жидкие топлива[править | править код]

Просты в транспортировке, но при этом велики потери при испарении, разливах и утечках.

Газообразные топлива[править | править код]

Более транспортабельны по сравнению с жидкими видами, при этом имеют ещё большие потери в испарении, а также при нормальных условиях ниже энергетическая плотность. Из-за низкой плотности газов энергозатраты на транспортировку на большие расстояния выше в сравнении с жидкими топливами, также выше стоимость газопровода в сравнении с нефтепроводом.

Дисперсные системы, растворы[править | править код]

Уровень и структура потребления топлива[править | править код]

Несмотря на огромное разнообразие видов топлива, основными источниками энергии остаются нефть, природный газ и уголь. Положение дел 100 лет назад было освещено Менделеевым.
Первые два ископаемых топлива исчерпаемы в ближайшем будущем. Нефтяные топлива обладают особой ценностью для транспортных средств (основных потребителей энергии), в силу удобства перевозки, поэтому в настоящий момент ведутся исследования по использованию угля для выработки жидких топлив, в том числе и моторных.
Также огромны запасы ядерного топлива, однако его использование накладывает высокие требования к безопасности, высокие затраты на подготовку, эксплуатацию и утилизацию топлива и попутных материалов.

Мировое потребление ископаемого топлива составляет около 12 млрд т у. т. в год. По данным BP Statistical review of World Energy 2003, за 2002 год потребление ископаемого топлива составило:

  • В Европейском союзе (EU-15) — 1396 млн тонн нефтяного эквивалента (2,1 млрд т у. т.)
    • 45 % — нефть, 25 % — газ (природный), 16 % — уголь, 14 % — ядерное топливо
  • В США — 2235 млн тонн нефтяного эквивалента (3,4 млрд т у. т.)
    • 40 % — нефть, 27 % — газ (природный), 26 % — уголь, 8 % — ядерное топливо

Доля возобновляемых источников энергии в энергобалансах

  • Европы — 5 %
  • США — 2 %

По приблизительным оценкам энергопотребление России составляет 1,3 млрд т у. т. в год.

  • 6 % — ядерное топливо
  • 4 % — возобновляемые источники

Динамика[править | править код]

За последние 20 лет мировое энергопотребление возросло на 30 % (и этот рост, по-видимому, продолжится в связи ростом потребности бурно развивающихся стран азиатского региона).
В развитых странах за тот же период сильно изменилась структура потребления — произошло замещение части угля более экологичным газом (Европа и прежде всего Россия, где доля газа в потреблении составила до 40 %), а также возросла с 4 % до 10 % доля атомной энергии.

После приведения цифр стоит указать пример Австралии, в балансе которой солнечная энергетика занимает около 30 %. Эту долю потребляет солевая промышленность, вырабатывающая продукцию естественным испарением на солнце.

ru.wikipedia.org

Виды топлива, применяемые на автотранспорте

Министерство образования и науки

Российской Федерации

АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ им. И.И. ПОЛЗУНОВА

Кафедра «Автомобили и автомобильное хозяйство»

РЕФЕРАТ

По дисциплине «Введение в специальность»

Тема «Виды топлива, применяемые на автотранспорте»

Выполнил студент гр. К(з)АиАХ – 01

С.С. Алексеев

Проверил проф., к.т.н

Ю.А. Шапошников

БАРНАУЛ 2010

Содержание

Введение

Глава 1. Автомобильные топлива

1.1. Бензины

1.2. Дизельные топлива

1.3. Газообразные топлива

Глава 2. Альтернативные виды топлива

2.1 Природный газ

2.2 Газовый конденсат

2.3 Диметилэфир

2.4 Шахтный метан

2.5 Этанол и метанол

2.6 Синтетический бензин

2.7 Электрическая энергия

2.8 Топливные элементы

2.9 Биодизельное топливо

2.10 Воздух

2.11 Биогаз

2.12 Отработанное масло

2.13 Водород как альтернативное топливо

2.14 Спирты

2.15 Дизель и спирт

2.16 Метанол

2.17 Диметоксиметан (метилаль)

Заключение

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Топливо и смазочные материалы широко используются во всех отраслях народного хозяйства. Одним из основных потребителей нефтепродуктов, вырабатываемых в стране, является сельское хозяйство, оснащенное большим количеством тракторов, автомобилей, комбайнов и других сельскохозяйственных машин.

Основной целью изучения дисциплины «Топливо и смазочные материалы» является овладение знаниями об эксплуатационных свойствах, количестве и рациональном применении в тракторах, автомобилях и сельскохозяйственной технике топлива, масел, смазок и специальных жидкостей.

Следует всегда помнить, что одним из основных видов расходов при работе тракторов и автомобилей являются расходы на горюче-смазочные материалы. Качество применяемых горюче-смазочных материалов должно соответствовать особенностям машин. Неправильно подобранные топливо и смазочные материалы приводят к перерасходу нефтепродуктов, а главное, снижают долговечность, надежность, эффективность работы машин и механизмов, иногда приводят к аварийным поломкам.

Глава
I
. АВТОМОБИЛЬНЫЕ ТОПЛИВА

1.1. Бензины

Основные виды топлива для автомобилей — продукты переработки нефти — бензины и дизельные топлива. Они представляют собой смеси углеводородов и присадок, предназначенных для улучшения их эксплуатационных свойств. В состав бензинов входят углеводороды, выкипающие при температуре от 35 до 200 «С, а в состав дизельных топлив — углеводороды, выкипающие в пределах 180…360 «С.

Бензины в силу своих физико-химических свойств применяются в двигателях с принудительным зажиганием (от искры). Более тяжелые дизельные топлива вследствие лучшей самовоспламеняемости применяются в двигателях с воспламенением от сжатия, т.е. дизелях.

К автомобильным бензинам предъявляются следующие требования:

· бесперебойная подача бензина в систему питания двигателя;

· образование топливовоздушной смеси требуемого состава;

· нормальное (без детонации) и полное сгорание смеси в двигателях;

· обеспечение быстрого и надежного пуска двигателя при различных температурах окружающего воздуха;

· отсутствие коррозии и коррозионных износов;

· минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах, камере сгорания;

· сохранение качества при хранении и транспортировке.

Для выполнения этих требований бензины должны обладать рядом свойств. Рассмотрим наиболее важные из них. Бензин, подаваемый в систему питания смешивается с воздухом и образует топливовоздушную смесь. Для полного сгорания необходимо обеспечить однородность смеси с определенным соотношением паров бензина и воздуха. На протекание процессов смесеобразования влияют следующие физико-химические свойства. Плотность топлива — при +20 «С должна составлять 690…750 кг/м . При низкой плотности поплавок карбюратора тонет и бензин свободно вытекает из распылителя, переобогащая смесь. Плотность бензина со снижением температуры на каждые 10 «С возрастает примерно на 1%.

Вязкость — с ее увеличением затрудняется протекание топлива через жиклеры, что ведет к обеднению смеси. Вязкость в значительной степени зависит от температуры. При изменении температуры от +40 до —40 °С расход бензина через жиклер меняется на 20…30%.

Испаряемость — способность переходить из жидкого состояния в газообразное. Автомобильные бензины должны обладать такой испаряемостью, чтобы обеспечивались легкий пуск двигателя (особенно зимой), его быстрый прогрев, полное сгорание топлива, а также исключалось образование паровых пробок в топливной системе.

Давление насыщенных паров — чем выше давление паров при испарении топлива в замкнутом пространстве, тем интенсивнее процесс их конденсации. Стандартом ограничивается верхний предел давления паров летом — до 670 ГПа и зимой — от 670 до 930 ГПа. Бензины с более высоким давлением склонны к образованию паровых пробок, при их использовании снижается наполнение цилиндров и теряется мощность двигателя, увеличиваются потери от испарения при хранении в баках автомобилей и на складах.

Низкотемпературные свойства
— характеризуют работоспособность топливоподающей системы зимой. При низких температурах происходит выпадение кристаллов льда в бензине и обледенение деталей карбюратора. В бензине в растворенном состоянии находится несколько сотых долей процента воды. С понижением температуры растворимость воды в бензине падает, и она образует кристаллы льда, которые нарушают подачу бензина в двигатель.

Сгорание бензина
.
Под «сгоранием» применительно к автомобильным двигателям понимают быструю реакцию взаимодействия углеводородов топлива с кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. Температура паров при горении достигает 1500…2400 °С.

Теплота сгорания (теплотворная способность) — количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг жидкого или твердого и м3 газообразного топлива (табл. 17.1).

Таблица 1.1 Теплота сгорания различных топлив

От теплоты сгорания зависит топливная экономичность: чем выше теплота, тем меньше топлива необходимо для м смеси. Нормальное и детонационное сгорание. При нормальном сгорании процесс протекает плавно с почти полным окислением топлива и скоростью распространения пламени 10…40 м/с. Когда скорость распространения пламени возрастает и достигает 1500…2000 м/с, возникает детонационное сгорание, характеризующееся неравномерным протеканием процесса, скачкообразным изменением скорости движения пламени и возникновением ударной волны.

Детонация вызывается самовоспламенением наиболее удаленной от запальной свечи части бензино-воздушной смеси, горение которой приобретает взрывной характер. Условия для детонации наиболее благоприятны в той части камеры сгорания, где выше температура и больше время пребывания смеси. Внешне детонация проявляется в появлении звонких металлических стуков — результата многократных отражений от стенок камеры сгорания образующихся ударных волн. Возникновению детонации способствует повышение степени сжатия, увеличение угла опережения зажигания, повышенная температура окружающего воздуха и его низкая влажность, особенности конструкции камеры сгорания. Вероятность детонационного сгорания топлива возрастает при наличии нагара в камере сгорания и по мере ухудшения технического состояния двигателя. В результате детонации снижаются экономические показатели двигателя, уменьшается его мощность, ухудшаются токсические показатели отработавших газов.

Бездетонационная работа двигателя достигается применением бензина с соответствующей детонационной скоростью. Углеводороды, входящие в состав бензинов, различаются по детонационной стойкости. Наименее стойки к детонации нормальные парафиновые углеводороды, наиболее — ароматические. Остальные углеводороды, входящие в состав бензинов, по детонационной стойкости занимают промежуточное положение. Варьируя углеводородным составом, получают бензины с различной детонационной стойкостью, которая характеризуется октановым числом (04).

04 — это условный показатель детонационной стойкости бензина, численно равный процентному содержанию (по объему) изооктана в смеси с нормальным гептаном, равноценной по детонагщонной стойкости испытуемому топливу.

Для любого бензина октановое число определяют путем подбора смеси из двух эталонных углеводородов (нормального гептана с 04=0 и изооктана с 04=100), которая по детонационным свойствам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание в этой смеси изооктана принимают за 04 бензина.

Определение 04 производится на специальных моторных установках. Существуют два метода определения 04 — исследовательский (04И — октановое число по исследовательскому методу) и моторный (04М — октановое число по моторному методу). Моторный метод лучше характеризует антидетонационные свойства бензина в условиях форсированной работы двигателя и его высокой теплонапряженности, а исследовательский — при эксплуатации в условиях города, когда работа двигателя связана с относительно невысокими скоростями, частыми остановками и меньшей теплонапряженностью.

Наиболее важным конструктивным фактором, определяющим требования двигателя к октановому числу, является степень сжатия. Повышение степени сжатия двигателей автомобилей позволяет улучшить их технико-экономические и эксплуатационные показатели. При этом возрастает мощность и снижается удельный расход топлива. Однако с увеличением степени сжатия необходимо повышать октановое число бензина. Поэтому важнейшим условием бездетонационной работы двигателей является соответствие требований к детонационной стойкости двигателей октановому числу применяемых бензинов.

mirznanii.com

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о