Лекция 18. Автомобильные бензины

РАЗДЕЛ II Тема 2.1. Автомобильные бензины

Химический состав.

Назначение и применение.

Основные показатели качества.

Теплота сгорания.

Технологические и эксплуатационные свойства.

Детонационная стойкость.

Октановое число.

Фракционный состав и испаряемость. Химическая стабильность.

Автомобильные бензины

Горючая смесь легких углеводородов с температурой кипения от 33 до 205 градусов.

Плотность ≈ 0,71 г/см 3 .

Температура замерзания – -72 градуса.

Назначение и применение

Применяются в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры)

Автомобильные Авиационные

Бензины

Зимние

Летние

С 1 октября по 1 апреля – для всех регионов, северные регионы всегда. Содержит больше алканов (низкокипящих у/в)

С 1 апреля по 1 октября - для всех регионов, южные регионы всегда

Химический состав

Бензины состоят из компонентов, получаемых в результате процессов:

• Прямая перегонка нефти
• Каталитический риформинг базовые Каталитический крекинг компоненты
• Гидрокрекинг газойля
• Изомеризация
• Алкилирование
• Ароматизация

Компонентный состав зависит от марки бензина

В качестве базового компонента бензина используют смесь:

Крекинг-бензины

Риформинг-бензины

Содержат мало серы

Содержат мало серы

ОЧ – 90-93

Много ароматических у/в

30-40% ароматических у/в

Нет олефиновых у/в (алкены, алкины)

25-35% олефиновых у/в (алкены, алкины)

Отсутствуют диены

Отсутствуют диены

Детонационная стойкость неравномерно распределена по фракциям

Детонационная стойкость равномерно распределена по фракциям

Бензины термического крекинга

Алкил-бензины

Содержат много серы

Смесь изомеров углеводородов С 7 м С 8 и получается при алкилировании изобутана бутиленами

Высокая химическая стабильность

Мало олефиновых у/в (алкены, алкины)

Отсутствуют диены

Детонационная

стойкость низкая

В России отсутствует бутан-бутиленовая фракция. Алкилирование технически устарело. Завозят из США

Основные показатели качества

• Теплота сгорания
• Детонационная стойкость
• Октановое число

• Фракционный состав
• Испаряемость
• Химическая стабильность

Требования к бензинам

ГОСТ 2084-77

• Бесперебойное поступление в систему питания двигателя
• Образование рабочей смеси нужного состава
• Нормальное и полное сгорание
• Не вызывать коррозию
• Не образовывать отложений
• Сохранять свойства при хранении, перекачке, перевозке

Свойства Технологические Эксплуатационные

Поведение бензина при изготовлении и применении

Свойства, обеспечивающие возможность применения бензинов в разных условиях

Теплота сгорания

Детонационная стойкость

Смачивающая способность

Октановое число

Вязкость

Фракционный состав

Химическая стабильность

Плотность

Испаряемость

И т.д.

В карбюраторных двигателях дозировка топлива зависит от плотности и вязкости бенз ина

Плотность – зависит от

состава. Не нормируется,

но ее нужно знать.

Измеряется ареометром. С

повышением температуры

• снижается.

0,700 – 0,755 г/см 3

Вязкость – при

понижении температуры

на 1 градус увеличивается

на 10%.

0,5 – 0,7 мм 2 /с

При распылении бензина на скорость испарения влияют размеры капель и поверхностное натяжение. У бензина ПН в 3,5 раза меньше воды

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА

Теплота сгорания

- Количество теплоты выделяемое при сгорании 1 кг топлива в кислороде.

Это энергия, которую сообщает топливо двигателю. Выражается в Дж или калориях.

Количество теплоты зависит от состава топлива – от содержания С и Н.

Н – 121000 кДж/кг

С – 34100 кДж/кг

Парафиновые у/в имеют большую теплоту сгорания по сравнению с ароматическими у/в, имеющими меньше водорода.

Теплота сгорания автомобильных бензинов – 43,5 – 44,5 МДж/кг

Детонационная стойкость

Детонационная стойкость

Нормальное сгорание рабочей смеси проходит плавно с почти полным окислением топлива и средней скоростью распространения пламени 10 – 40 м/с (автомобиль)

Когда эта скорость возрастает до 1500 – 2000 м/с – происходит детонационное сгорание (газы реактивного топлива межпланетной ракеты, пуля винтовки) – накопление перекисей и их воспламенение.

Факторы образования перекисей

• Низкая частота вращения коленвала
• Форма камеры сгорания
• Размер цилиндра
• Марка свечи
• Выпускной клапан
• Нагарообразование
• Высокое содержание нормальных парафинов
• Степень сжатия
• Атмосферные условия

Октановое число

Равно содержанию изооктана в его смеси с н-гептаном, при котором эта смесь эквивалентна по детонационной стойкости исследуемому топливу в стандартных условиях.

Измеряется двумя методами: моторным и исследовательским.

Моторный метод – жесткий режим, высокие температуры, длительные нагрузки (межгород, подъем в гору).

Исследовательский метод – низкие температуры, меньше оборотов (город).

Разница между двумя числами – чувствительность бензина к режиму работы двигателя

Фракционный состав

Характеризует испаряемость топлива, оказывает влияние на полноту сгорания бензина.

При пуске холодного двигателя испаряемость ухудшается (только 10%, остальное стекает и смывает масло).

Для характеристики ФС указываются температуры, при которых перегоняется 10,50 и 90% бензина, а также t начала и конца перегонки

t 10% - пусковые свойства. При температуре ниже этого значения образуются паровые пробки. При температуре выше этого значения запуск двигателя затруднен.

t 50% - скорость перехода двигателя с одного режима работы на другой. Чем ниже эта температура, тем оптимальнее поступающая рабочая смесь в непрогретый двигатель.

t 90% - наличие тяжелых, трудноиспаряемых фракций. Эти температуры д.б. низкими .

Потери при перегонке - наличие

легких фракций, которые легко

испаряются летом.

Химическая стабильность

Кристаллизация - -60°С.

Испарение – 3-4% снижают ОЧ в 2 – 2,5 раза.

Окисление непредельных углеводородов – образуются смолы, оседают на деталях, нагарообразование

Для оценки ХС используют показатели содержания

фактических смол и индукционного периода окисления