книги из ГПНТБ / Гуреев, А. А. Автомобильные эксплуатационные материалы учебник

воздействия серы на двигатель является ухудшение мощностных и эко­ номических показателей двигателей в результате износа деталей, вслед­ ствие нарушения первоначальных регулировок и ухудшения проте­ кания рабочего процесса ввиду интенсивного нагароотложения.

С повышением содержания серы в бензине, кроме того, увеличи­ вается кислотность масла в двигателе и содержание в нем кокса, золы и железа. Окисленные и полимеризованные продукты выпадают из масла в осадок, образуя шламы и прочие отложения.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что общее содержание серы в бензинах оказывает весьма существенное влияние на долговеч­ ность автомобильного двигателя. Установлено, что содержание серы в автомобильных бензинах не должно быть более 0,05—0,10%.

§ 9. н и з к о т е м п е р а т у р н ы е с в о й с тва

Более половины территории нашей страны занимают северные и се­ веро-восточные районы с суровыми климатическими условиями. При­ менение нефтепродуктов в этих районах имеет некоторые особен­ ности.

При понижении температуры из топлива могут выделяться капель­ ки воды или образовываться микрокристаллы углеводородов, вслед­ ствие чего топливо мутнеет. Эту температуру принято называть тем­ пературой помутнения.

100

Наибольшие осложнения при эксплуатации автомобилей в условиях низких температур связаны с образованием в бензинах кристаллов льда.

Вода может содержаться в бензине в растворенном состоянии и в виде второй фазы в емкости с бензином.

В растворенном состоянии в бензине может содержаться очень не­ большое количество воды. Даже в наиболее гигроскопичном угле­ водороде— бензоле — растворимость воды при 20°С составляет всего 0,0582%. Однако даже в таких количествах растворенная в бензине вода может вызвать нарушения в работе двигателя, особенно при отри­ цательных температурах.

Содержание воды в автомобильных бензинах зависит от внешних условий и от химического состава бензина. Наибольшей растворяю­ щей способностью по отношению к воде обладают ароматические угле­ водороды. Чем больше в бензине ароматических углеводородов, тем большее количество воды он способен растворить.

Растворимость воды в бензинах зависит от температуры и влаж­ ности воздуха. С понижением температуры углеводородов и бензинов растворимость воды в них уменьшается (рис. 41). Температурная за­ висимость растворимости воды в углеводородах и бензинах может быть выражена следующим уравнением:

101

определяется давлением водяных паров над топливом, поэтому при снижении атмосферного давления и соответственного уменьшения дав­ ления водяных паров происходит снижение количества воды, раство­ ренной в бензинах. Вода, растворенная в бензине, находится в состоя­ нии подвижного равновесия с водой, содержащейся в воздухе.

При этом переход воды из бензина в воздух и из воздуха в бензин происходит довольно быстро. Экспериментально установлено, что при толщине слоя топлива 5 мм уже через 30 с содержание воды в топливе достигает максимального значения, обусловленного температурой, влажностью и атмосферным давлением. При толщине слоя топлива 15 мм полное насыщение топлива водой достигается примерно через 10 мин, а при толщине слоя 29 мм — через 25—30 мин. Многочисленные опыты показали, что обезвоженное топливо довольно быстро вновь насыщается водой.

Таким образом, изменения температуры бензина и воздуха, влаж­ ности воздуха и атмосферного давления приводит к изменению содер­ жания воды в бензине. При недостатке воды в бензине происходит по-

О т н о с и т гл ы т я влаж ност ь8о зд у х а ,%

760 660 560 460 360 260 160 60 0

Атмосферное давление}мпрт.ст.

102

глощение влаги из воздуха, в свою очередь, излишняя влага из бензина может переходить в воздух.

Если охлаждение бензина происходит очень быстро, тр вода во время охлаждения не успевает перейти из бензина в воздух и выделяет­ ся в виде второй жидкой фазы. Если выделение воды из бензина про­ исходит при отрицательных температурах, то в бензине образуются кристаллы льда.

Кристаллы льда могут попасть в бензин извне в виде инея, осыпа­ ющегося со стенок резервуаров.

Кристаллы льда, образующиеся в бензине, попадая в систему пи­ тания двигателя, задерживаются фильтром, что приводит к частичному, а затем и полному забиванию фильтровальной перегородки и прекра­ щению подачи бензина в двигатель.

Для борьбы с забивкой фильтров кристаллами льда предложены различные конструктивные меры, методы обезвоживания топлив и присадки, устраняющие кристаллообразование. Все эти мероприятия разрабатывались в авиации применительно к самолетным двигателям и в практике применения автомобильных бензинов пока не использу­ ются.

§ 10. АССОРТИМЕНТ БЕНЗИНОВ

Современные товарные автомобильные бензины, как правило, готовят смешением нескольких компонентов. Непосредственное полу­ чение товарных бензинов в готовом виде на отдельных нефтеперера­ батывающих установках невозможно по ряду соображений техниче­ ского и экономического характера. Смешение компонентов позволяет получать товарный продукт с заданными показателями качества при рациональном использовании физических и химических свойств каж­ дого компонента. Смешение позволяет, например, при изготовлении товарных бензинов вовлекать бензиновые фракции с недостаточно высокой детонационной стойкостью, которая затем улучшается добав­ лением высокооктановых компонентов. Кроме того, получение товар­ ных бензинов путем смешения позволяет наиболее полно использовать все ресурсы бензиновых фракций, имеющихся на заводе.

Основными показателями, определяющими компонентный состав товарных бензинов, являются требования по детонационной стойкости и по фракционному составу. Иногда содержание тех или иных компо­ нентов в товарных бензинах ограничивается требованиями по содер­ жанию серы, химической стабильности и т. д.

Во все современные товарные автомобильные бензины добавляются присадки, улучшающие одно или несколько эксплуатационных свойств.

Качество отечественных товарных автомобильных бензинов регла­ ментируется ГОСТом. По мере развития автомобильного двигателестроения и повышения требований к качеству применяемых бензинов в ГОСТ вносят изменения и дополнения и периодически пересматри­ вают весь ГОСТ в целом. Например, в 1956 г. был введен в действие ГОСТ 2084—56, предусматривающий выработку четырех марок бен­ зина А-66, А-72, А-74 и А-76. Впоследствии в связи с созданием двига­

103

телей с высокой степенью сжатия (автомобили .ЗИЛ-111 и ГАЗ-13 «Чайка») потребовался бензин с более высоким октановым числом. На основании этих требований был разработан бензин «Экстра», который вырабатывается по специальным техническим условиям. В 1967 г. вве­ ден в действие ГОСТ 2084—67, по которому вырабатываются автомо­ бильные бензины марок А-66, А-72, А-76, АИ-93 и АИ-98 (табл. 28).

Такое обилие марок товарных бензинов связано с разнообразием требований к детонационной стойкости топлив двигателей автомобилей, находящихся в эксплуатации.

Бензин А-66 предназначен для эксплуатации двигателей автомоби­ лей, уже снятых с производства или выпускающихся в ограниченном количестве (ЗИЛ-150, ЗИЛ-164, ГАЗ-51 и др.). В Москве все эти авто­ мобили эксплуатируются на бензине марки А-72.

Бензины А-72 и А-76 предназначены для двигателей новых отече­ ственных автомобилей, выпускаемых автомобильной промышленно­ стью. Бензин А-76 в ближайшее время должен стать основным топливом для двигателей грузовых автомобилей, например ЗИЛ-130 и ГАЗ-66, производство которых непрерывно растет.

Бензин АИ-93 предназначен для использования на новых моде­ лях двигателей легковых автомобилей («Жигули», «Москвич-412», ГАЗ-24 «Волга») и частично на существующих (Урал-375) и перспектив­ ных двигателях грузовых автомобилей.

Бензин АИ-98 должен удовлетворить требования перспективных двигателей легковых автомобилей высшего класса.

Количество и качество компонентов, применяемых для приготов­ ления тех или иных марок товарных автомобильных бензинов, суще­ ственно различаются и, в частности, зависят от технологических воз­

нефтеперерабатывающих заводов может очень существенно различать­

ные одним заводом в разное время, могут отличаться по компонент­ ному составу в связи с проведением планово-предупредительных ре­ монтов отдельных установок, изменением программы завода по вы­ пуску продуктов и т. д.

Однако общие положения при получении товарных бензинов раз­ личных марок следующие (табл. 29).

Бензин А-66 готовят смешением в основном двух компонентов — бензинов прямой перегонки и термического крекинга. На некоторых заводах в небольшом количестве добавляются компоненты, полученные каталитическими процессами. Для получения зимнего бензина А-66 применяют низкокипящие компоненты типа газового бензина, отра­ ботанной бутанбутиленовой фракции и т. д.

Бензин А-72 готовят с применением большего количества компонен­ тов каталитических процессов. В основном используются бензины ка­ талитического крекинга и платформинга'обычного режима. В неболь­ шом количестве добавляются бензины прямой перегонки и терми­ ческого крекинга.

104

Т а б л и ц а 28 Основные показатели отечественных автомобильных бензинов

105

Продолжение табл. 28

Т а б л и ц а 29

Некоторые варианты компонентного состава товарных автомобильных бензинов, принятые на нефтеперерабатыв ющих заводах СССР

зинов А-76 и А-72 весьма близок. При получении бензина А-76 в неэти­ лированном виде несколько увеличивается содержание компонентов каталитических процессов, иногда используется бензин платформинга жесткого режима, либо в целом виде, либо после извлечения из него толуола.

Бензин АИ-93 готовят смешением компонентов, полученных только каталитическими процессами. Базовым компонентом бензина АИ-93 является бензин платформинга жесткого режима. Для обеспечения требований по фракционному составу добавляют бензин прямой пере­ гонки и низкокипящие углеводороды и фракции. С целью повышения равномерности распределения октановых чисел по фракциям в бензин платформинга жесткого режима добавляют алкилат.

106

Бензин АИ-98 вырабатывают в ограниченном количестве, и какойлибо твердо установленной технологии его получения пока не разра­ ботано. Для улучшения эксплуатационных свойств в товарные автомо­ бильные бензины добавляются присадки.

Как правило, все товарные автомобильные бензины выпускаются с заводов нефтеперерабатывающей промышленности с запасом качества по основным показателям. Наименьший запас качества обычно бывает по детонационной стойкости. Октановое число товарных бензинов либо точно соответствует установленным требованиям, либо превышает их на десятые доли октановой единицы.

Содержание ТЭС в товарных бензинах обычно ниже предельной нормы, установленной требованиями ГОСТа.

По фракционному составу товарные автомобильные бензины имеют весьма существенный запас качества, что позволяет использовать све­ жие бензины для исправления качества некондиционных бензинов по фракционному составу за счет смешения.

Содержание серы в товарных автомобильных бензинах может коле­ баться от 0,01 до 0,3%. На большинстве нефтеперерабатывающих за­ водов вырабатываются бензины с содержанием серы до 0,10—0,15%, однако для некоторых заводов разрешен выпуск бензинов с содер­ жанием серы до 0,3%.

По содержанию фактических смол и кислотности свежие бензины обычно имеют значительный запас качества.

Перспективы развития производства товарных автомобильных бен­ зинов в нашей стране связаны с увеличением доли выработки высоко­ октановых бензинов за счет снижения доли низкооктановых. Для повышения детонационной стойкости товарных бензинов на нефте­ перерабатывающих заводах вводятся новые установки каталитического риформинга, алкилирования и других процессов, дающие высоко­ октановые компоненты. Высокооктановые бензины имеют более высокое качество. Они отличаются меньшим содержанием общей и меркаптановой серы, меньшей коррозионной агрессивностью, более высокой химической стабильностью, меньшим содержанием смолистых ве­ ществ и т. д. Таким образом, эксплуатационные свойства бензинов в перспективе будут улучшаться практически по всем показателям. В ближайшее время следует ожидать расширения ассортимента при­ садок, добавляемых к бензинам, и повышения их эффективности, что позволит повысить надежность и долговечность двигателей.

В заводской инструкции на автомобиль указывается марка бен­ зина, на котором двигатель автомобиля успешно прошел длительные заводские испытания и который является для него основным топли­ вом. При отсутствии рекомендуемого топлива можно эксплуатировать автомобили на других марках автомобильных бензинов, имеющих бо­ лее высокие антидетонационные свойства. Опыт показывает, что ав­ томобильные двигатели успешно работают на бензине А-72 вместо А-66 и на бензине А-76 вместо А-72. При этом следует иметь в виду, что существенного улучшения работы двигателя в случае таких замен не происходит, а стоимость более высокооктановых бензинов всегда выше, чем низкооктановых,

107

При использовании бензинов с высоким октановым числом на дви­ гателях с небольшой степенью сжатия наблюдались прогары клапанов и другие неполадки в работе.

Применение бензинов с более низкой детонационной стойкостью, чем указано в инструкции на автомобиль, недопустимо, так как это ведет к возникновению детонации и прогару прокладки головки ци­ линдров, увеличению износов, а иногда и поломке деталей.

При отсутствии автомобильных бензинов допускается в течение не­

i

108

Следует отметить, что даже авиационный бензин Б-70 не полностью соответствует требованиям автомобильных двигателей, рассчитанных на применение бензина А-66. Этот бензин имеет несколько более высо­ кую температуру выкипания 10%, поэтому пусковые свойства его хуже, чем у автомобильных бензинов. Другие сорта авиационных бен­ зинов содержат много ТЭС (в 3—4 раза больше, чем это допускается для автомобильных топлив).

Рекомендовать какие-либо постоянные, строго определенные соот­ ношения топлив для приготовления заменителей невозможно ввиду весьма значительных колебаний в показателях качества товарных об­ разцов. Необходимо иметь в виду, что пользоваться заменителями мож­ но лишь в течение ограниченного времени.

Г л а в а 111

ДИЗЕЛЬНЫЕ ТОПЛИВА

'Все более широкое применение в качестве силовых установок полу­ чают дизельные двигатели, основным преимуществом которых являет­ ся их высокая экономичность. Удельный расход топлива в дизельном двигателе на 30—40% меньше, чем в карбюраторном.

К достоинствам дизельных двигателей следует отнести и возмож­ ность использования для их эксплуатации более тяжелых видов топ­ лива. Это позволяет одновременно развивать производство всех типов двигателей с широким использованием топливных ресурсов.

По ряду показателей, в том числе и по требованиям к качеству применяемых топлив, дизельные двигатели делят на тихоходные (до 1000 об/мин коленчатого вала) и быстроходные (свыше 1000 об/мин). В качестве автомобильных используются только быстроходные дизель­ ные двигатели.

§ 1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ДИЗЕЛЬНОМУ ТОПЛИВУ

Многие требования к дизельным топливам, вытекающие из клима­ тических условий эксплуатации двигателей, совпадают с требованиями к автомобильным бензинам. Однако роль и количественное значение соответствующих показателей для дизельных топлив в ряде случаев иные. Специфические требования к дизельным топливам обусловлены особенностями смесеобразования и воспламенения в дизельных двига­ телях.

Требования к автомобильным дизельным топливам, так же как и к бензинам, можно разделить на четыре группы.

1. Свойства топлива должны обеспечивать хорошее смесеобразова­ ние при впрыске в камеру сгорания при любых климатических усло­ виях. Поэтому топливо должно иметь оптимальную вязкость, плот­ ность, поверхностное натяжение, фракционный состав и давление на­ сыщенных паров.

109