Автомобильный бензин. Свойства, ассортимент, применение

Вязкость  автобензинов  зависит  от  температуры, при которой они находятся. С понижением температуры и повышением давления вязкость бензинов возрастает.

В настоящее время вязкость  автомобильных бензинов в спецификациях не нормируется. Для определения вязкости используют приборы, которые называются вискозиметры.

Плотность является как физической характеристикой бензина,   так и  эксплуатационным показателем: при  пересчете  объема  и  массы  бензина  на  местах производства, потребления, при транспортировании, а также при определении топливной экономичности, запаса хода, установления конструктивных и регулировочных параметров узлов и агрегатов.

По плотности можно ориентировочно судить и об углеводородном составе бензина, поскольку значения ее для различных групп углеводородов различны. Методы определения плотности основаны на измерении массы единицы объема топлива.

В спецификациях на автобензины плотность нормировалась при температуре 20 °С,   а  в  настоящее время  осуществлен  переход  на  нормирование  при температуре    15 °С.

Наиболее быстро плотность бензина можно определить  с  помощью  ареометра;   наиболее  точно  и удобно — бикапиллярным пикнометром.

Химическая стабильность.

Химическая  стабильность бензина  характеризует его  способность противостоять окислению и химическим изменениям при длительном хранении, транспортировании и применении в двигателе (в системе питания).   Химическая  стабильность  бензинов прежде  всего связана с наличием  в их  составе непредельных  углеводородов,   которые  характеризуются  повышенной  склонностью  к  окислению. Наиболее  склонны  к  окислению  углеводороды, имеющие сопряженные двойные связи, особенно циклические. Для повышения химической стабильности автомобильных бензинов в их состав добавляют антиокислители и деактиваторы металлов.

Химическую  стабильность  характеризуют  следующими показателями:

- индукционный период;

- содержание фактических смол;

- сумма продуктов окисления;

- кислотность.

Кислотность и содержание фактических  смол характеризуют  содержание  в  бензине  конечных  продуктов окисления на момент их определения. По ним можно судить о  запасе качества бензина, т. е. о разнице  между  допустимым  и  фактическим  содержанием продуктов окисления. Индукционный период и сумма продуктов окисления характеризуют скорость окисления бензинов в процессах хранения и применения.

Индукционный  период — наиболее  распространенный  стандартный показатель  стойкости бензина против  окисления.  Метод  определения  индукционного периода основан на определении времени, в течение  которого  бензин,   находящийся  в  среде кислорода при повышенных давлении и температуре, практически не подвергается окислению.

 Коррозионная активность и защитные свойства.

Автомобильные бензины должны быть химически нейтральными и не вызывать коррозию металлов емкостей, а продукты их сгорания — коррозию деталей двигателя. Коррозионная активность бензинов и продуктов их  сгорания  зависит от  содержания общей и меркаптановой  серы,   кислотности,   содержания  водорастворимых кислот и щелочей, присутствия воды.

Эти показатели нормируют в спецификациях на автобензины.

Эффективным средством защиты от коррозии топливной аппаратуры и резервуаров для хранения является  добавление  в  бензины  специальных антикоррозионных присадок.

Совместимость с неметаллическими материалами: резинотехническими изделиями, уплотнениями, фильтрующими элементами и т.д.

Автомобильные  бензины  не  должны  оказывать отрицательного  влияния на материалы,   с  которыми они  контактируют  в процессе  изготовления,   транспортирования, хранения и применения.

При воздействии  бензинов на резины, уплотнения и другие материалы они могут набухать, растрескиваться,   терять  свои прочностные характеристики и разрушаться. Агрессивное воздействие топлива на резины и герметики в основном связано с вымыванием из них антиокислителя  и  дальнейшем  разрушением, обусловленным образованием пероксидов при окислительных  процессах,   происходящих  в самом топливе.

В связи с этим совместимость бензинов, содержащих оксигенаты, с резинотехническими материалами оценивают по результатам непосредственного их воздействия на резины.

Технология производства автомобильных бензинов.

Основным  сырьем для производства  автомобильных бензинов является нефть: около 25% нефти, добываемой в мире, перерабатывают в бензин.

Качество  компонентов,  используемых для приготовления тех или иных марок товарных автомобильных бензинов, существенно различается и зависит от технологических возможностей предприятия. Товарные бензины одной и той же марки, но выработанные на  различных  нефтеперерабатывающих  заводах, имеют неодинаковый  компонентный и фракционный составы, что связано с различием технологических  процессов  и  перерабатываемого  на  них сырья на  каждом  конкретном нефтеперерабатывающем предприятии. Даже бензины одной марки, выработанные конкретным заводом в разное время, могут отличаться по компонентному составу в связи с проведением регламентных работ на отдельных  технологических установках, изменением состава сырья и программы завода по выпуску продукции.

Однако  во  всех  случаях должна  соблюдаться  технология  получения  товарных  бензинов  на  данном предприятии,   что  является  обязательным  требованием  стандартов и технических условий на  автомобильные бензины.

Основными технологическими процессами производства автомобильных бензинов является каталитический  риформинг  и  каталитический  крекинг. Несмотря на ограничения по  содержанию  ароматических углеводородов, процесс каталитического риформинга  по-прежнему  остается  определяющим процессом производства бензинов,   так  как он  является основным источником высокооктановых компонентов,   а  также  водорода  для  установок гидроочистки.

С целью улучшения эксплуатационных и экологических свойств автомобильных бензинов в их состав вводят моющие и многофункциональные присадки. Необходимость применения моющих присадок для обеспечения чистоты  карбюраторов и  впускной  системы двигателей впервые возникла в США. Причиной этому послужило ужесточение норм на выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Как показала  практика,   многие  автомашины,   успешно  прошедшие  контроль по  содержанию окиси углерода  в отработавших газах на холостом ходу, после некоторого пробега не удовлетворяли нормам.

Было установлено, что причиной этого является образование осадков и отложений в системе. Эффективным способом борьбы с отложениями в карбюраторе и  впускной  системе  является добавление  к  бензинам  специальных  моющих  присадок. Впервые бензины с моющими присадками были разработаны фирмой  «Шеврон»  в  1954  г.,   но широкое распространение они получили  с  введением принудительной системы вентиляции картера. Требование по  обязательному  применению  моющих  присадок возникло после установки на двигателях инжекторных топливных систем нейтрализаторов ОГ, а также частичной рециркуляции ОГ,  то  есть возврата их во впускную систему двигателя.

Предотвращение  загрязнения карбюратора с помощью моющих  присадок позволяет  сохранить  заводские  регулировки  карбюратора  и  тем  самым снизить расход бензина, уменьшить токсичность отработавших газов в  процессе  эксплуатации  двигателя  и  сократить число ремонтов, связанных с регулировкой карбюратора.

При работе двигателей  с принудительной  системой  вентиляции  картера  на  бензинах  без  моющих присадок, нарушение работы карбюратора наблюдается через 12-15 тыс. км пробега, а при использовании бензина  с моющими присадками длина пробега автомобиля возрастает до 32 тыс. км, то есть больше чем в 2 раза.

Необходимо отметить, что моющие присадки первого  поколения,   эффективно  удаляя  отложения  из карбюратора, имеют существенный недостаток: они могут  способствовать  образованию  отложений  на впускных  клапанах. Этим недостатком не обладают моющее-диспергирующие  присадки  для  авиабензинов или присадки второго поколения.

Самыми  совершенными  являются  присадки третьего и четвертого поколения или присадки, предотвращающие  образование  отложений  в  карбюраторе, на впускных клапанах, на форсунках и других критических деталях и узлах двигателя. Кроме того, присадки четвертого поколения уменьшают образование  нагара  в  камере  сгорания  двигателя  и  тем самым —  требования  к  антидетонационным  свойствам бензина в процессе эксплуатации автомобиля.

Изменения, внесенные в конструкцию  двигателя с целью снижения содержания вредных компонентов в отработавших  газах,  усиливают  тенденцию образования отложений на впускном клапане. Поэтому значение этих присадок в последние годы заметно возросло. В США и ряде стран Европы применение  моющих  присадок  становится  обязательным.

Разработкой и производством моющих присадок  занимаются  такие  фирмы,   как  «Shel l»,   «BASF», «Лубри-зол», «Этил» и др. В нашей  стране  разработаны и  вырабатываются моющие присадки к втобензинам второго поколения «Афен» и «Автомаг». Проводятся работы по синтезу и отработке технологии получения моющих присадок третьего и четвертого поколения.

Ассортимент и качество вырабатываемых автомобильных бензинов.

В настоящее  время  в России  вырабатывают  следующие марки автомобильных бензинов: АИ-80  (А-76), АИ-92,АИ-95иАИ-98.

В  соответствии  с  требованиями  стандарта ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего  сгорания.   Неэтилированный  бензин. Технические  условия»  осуществляется  производство неэтилированных бензинов:

«Нормаль-80» с октановым числом по исследовательскому методу не менее 80 ед.;

«Регуляр-92» с октановым числом по исследовательскому методу не менее 92 ед.;

«Премиум-95» с октановым числом по исследовательскому методу не менее 95 ед.,

«Супер-98» с октановым числом по исследовательскому методу не менее 98 ед.,

Бензин  «Нормаль-80»  предназначен  для  использования на грузовых  автомобилях с карбюраторными двигателями наряду с бензином А-76 по ГОСТ 2084-77.

Неэтилированный бензин «Регуляр-92» предназначен для применения на автомобилях взамен этилированного бензина АИ-93.

Автомобильные  бензины  «Премиум-95»  и «Супер-98» предназначены в основном для зарубежных автомобилей, ввозимых в Россию.

Применение  неэтилированных  автомобильных бензинов, вырабатываемых по ГОСТ Р 51105-97, дает возможность обеспечить выполнение норм на выбросы Евро-2 автомобилями, оснащенными каталитическими нейтрализаторами отработавших газов.

В соответствии с ГОСТ Р 51866-2002 (ЕН 228-99)  «Топлива моторные.  Бензин  неэтилированный.   Технические  условия»  вырабатывают неэтилированные  автобензины марок: «Регуляр ЕВро-92»,  «Премиум Евро-95» и «Супер Евро-98».

Эти бензины предназначены для использования на автомобилях с бензиновыми двигателями, отвечающим требованиям Евро-3.

Климатические  условия  на  территории  России таковы, что повсеместное применение бензинов с одинаковой испаряемостью нецелесообразно и практически невозможно. Поэтому по ГОСТ 2084-77 бензины подразделяют на  зимний и летний,  по ГОСТ Р 51105-97 для  более  рационального  использования  бензины по предложению ОАО «АвтоВаз» имеют 5 классов испаряемости, а по ГОСТ Р 51866-2002 -10  классов испаряемости, для применения  в  различных климатических  районах.

Перспективы развития производства товарных автомобильных бензинов связаны с увеличением доли  выработки  высокооктановых бензинов  (92 ед. и выше по и. м.). Следует отметить, что повышение октанового числа на  каждую  единицу позволяет снизить расход  топлива автомобилем на 1%, т. е. при применении автобензина АИ-92 взамен АИ-80 экономия бензина составит 12%.

Однако  это не  значит,  что,   если  в двигатель, работающий на бензине А-76, залить бензин АИ-92, то получим указанную экономию. Наоборот, двигатель  будет  перегреваться,   и могут  прогореть клапана.

В ближайшее  время  следует ожидать расширения  ассортимента  присадок  к  бензинам (прежде всего моющих) и повышение их эффективности,   что  позволит  снизить  вредные  выбросы с отработавшими газами  и повысить надежность работы и долговечность  эксплуатации автомобилей.

Транспортировка и хранение автобензинов.

Прежде чем попасть непосредственно  в бак  автомобиля,  бензин  транспортируют и хранят  в различных  условиях.   За  время  транспортирования  и хранения бензины претерпевают различного рода изменения, вызывающие чаще всего ухудшение их качества.  Причины,   вызывающие изменения  качества бензинов, следующие:

-  изменения,   связанные с химическими процесс сами в бензине;

- изменения,  являющиеся  следствием испарения из его состава низкокипящих углеводородов;

- изменения, вызванные появлением в бензине посторонних веществ;

- загрязнение механическими примесями и водой;

- случайное смешение с остатками других нефтепродуктов в трубопроводах и емкостях и др.

Поэтому главной задачей лиц, занимающихся хранением  и  транспортированием  автобензинов,   является обеспечение сохранности количества и качества автобензинов при всех проводимых операциях.