Модификаторы воспламенения Антидетонационные присадки

Для двигателей внутреннего сгорания, в котором используется бензиновое топливо, очень важным показателем является детонационная стойкость. Детонацией считается взрывное воспламенение бензовоздушной смеси в двигателе, которое происходит раньше, чем в камере сгорания доходит фронт пламени от свечи зажигания. Детонация приводит к повышенному износу, снижению КПД двигателя, увеличению расхода масла, увеличению дымности отработанных газов.

Для увеличения детонационной стабильности используют:

1. Оптимизацию углеводородного состава топлив (антидетонационная стойкость увеличивается для разветвленных алканов и аренов, но доля аренов сейчас ограничивается требованиями стандартов).

2. Введение присадок. Характеристикой антидетонационной стойкости является октановое число (ОЧ).

ОЧ – условный показатель бензина, равный объемной концентрации изооктана в такой смеси его с н-гептаном, антидетонационная способность которой при заданных стандартных условиях такая же, как у данного бензина.

При определении октановых чисел сравнение характеристик горения испытуемого топлива и эталонных смесей изооктана с н-гептаном может проводиться в двух режимах:

1. Жесткий – частота вращения коленчатого вала 900 мин^-1, температура всасываемой смеси 149 ⁰С и т.д. При этом находят ОЧМ (октановое число моторное).

2. Мягкий – частота вращения коленчатого вала 600 мин^-1, температура всасываемой смеси 52 ⁰С и т.д. При этом определяют ОЧИ (октановое число исследовательское).

ОЧМ – лучше характеризует бензин в условиях больших скоростей, нагрузках.

ОЧИ – лучше характеризует эксплуатацию в городских условиях.

В США обычно используется показатель ДОЧ (дорожное октановое число).

ДОЧ = (ОЧМ+ОЧИ)/2

Для повышения ОЧ применяют антидетонаторы следующих типов:

1. На основе соединений свинца (ТЭС)

2. На основе ароматических аминов

3. На основе ферроценовых соединений

4. Марганцевые соединения

5. Соединения щелочных металлов

6. Оксигенаты (спирты, простые эфиры)

7. Смесевые композиции

Принцип действия антидетонаторов основан на том, что они сами или продукты их разложения взаимодействуют с образующимися в небольших количествах промежуточными продуктами окисления – перекисями, и разрушают их. В противном случае, перекиси, успевшие образоваться до начала основной стадии горения, могут из-за нагрева успеть разложиться со взрывом.

Например:

Антидетонаторы на основе соединений свинца

Тетраэтилсвинец широко применялся во всем мире. В настоящее время из-за токсичности запрещен, несмотря на высокую эффективность.

Антидетонаторы на основе ароматических аминов

До сих пор широко применяются, но во многих странах уже запрещены из-за токсичности. В основном используют N-метиланилин C₆H₅-NHCH₃ (ОЧМ=250, ОЧИ=280).

Еще более высокие ОЧ имеет пара-толуидин СH₃-C₆H₅-NHCH₃ (ОЧМ=305, ОЧИ=340), но он менее доступен. Недостатком таких аминов является токсичность, неприятный запах, склонность с смолообразованию и повышению износа деталей. Достоинством является синергический эффект при совмещении с антидетонаторами других типов. В России производятся такие присадки серии АДА (антидетонатор аминный), а также много смесевых присадок (например ДАКС, КАСКАД-3, АвтоВЭМ и др.) Иногда используется экстралин – техническая смесь N-метиланилина, анилина и диметиланилина C₆H₅-N(CH₃)₂. Ароматические присадки вводятся в количестве 1-1,3%.