otdat_GOS_SDM / госы сдм вопросы и приблизительные ответы / Приблизительные варианты ответов на вопросы к гос. экзамену / 2007 / 120. Осн. треб,предъяв.к топливам.Детонационные св-ва топли

120. Основные требования, предъявляемые к топливам. Детонационные свойства топлив, определение октановых чисел, методы улучшения детонационных свойств топлив.

Для обеспечения надежной и экономичной работы топливо для карбюраторных двигателей должно отвечать следующим требованиям Иметь наибольшую теплоту сгорания, обладать хорошими смесеобразующими свойствами для легкого запуска двигателя, плавного перехода с одного режима на другой и устойчивую работу двигателя в различных условиях; обеспечивать бездетонационную работу на всех эксплуатационных режимах: проявлять устойчивость к нагарообразованию, приводящему к перегреву и повышенному износу двигателя; не содержать механичес­ких примесей и воды, не подвергать детали коррозии; не изменять своих первоначальных качеств, т.е. быть стабильным при транспортировке и хранении; иметь низкую температуру застывания для хорошей прокачиваемости при низкой температуре; не оказывать вредного воздействия на человека и окружающую среду.

Чтобы обладать заданными свойствами, карбюраторное топливо должно иметь высокую испаряемость и необходимый фракционный состав, от которых будет зависеть качество смесеобразования и противодетонационные свойства, обеспечивающие полноту сгорания топлива

Для обеспечения долговечной и экономичной работы дизеля топливо должно отвечать следующим требованиям, которые являются дополнением к основным требованиям, предъявляемым к карбюраторному топливу. Прежде всего, дизельное топливо должно иметь хорошую воспламеняемость, обеспечивающую мягкую работу двигателя на различных эксплуатационных режимах; обладать соответствующей вязкостью для надежной смазки деталей топливоподающей аппаратуры, иметь хорошую прокачиваемость по элементам питания при различных температурах окружающей среды; не содержать водорастворимых кислот и щелочей, сернистых соединений, механических примесей и воды, отрицательно влияющих на надежность работы прецизионных пар топливной аппаратуры (распылители форсунок, плунжерные пары насосов высокого давления и т.д.).

Стойкость углеводородов к химическим изменениям в паровой фазе в условиях камеры сгорания двигателя называют детонационной стойкостью. Для определения детонационной стойкости бензинов применяется метод сравнения детонационной стойкости исследуемого бензина с детонационной стойкостью эталонного топлива Эталонное топливо - это смесь двух индивидуальных парафиновых углеводородов: изооктана С₈Н₁₈ и нормального гептана С₇Н₁₆. Детонационная стойкость изооктана очень высокая и оценивается 100 ед.

Нормальный гептан имеет низкую детонационную стойкость, оцениваемую 0 ед.

Оценочным показателем детонационной стойкости бензинов является октановое число. Это показатель, численно равный процентному содержанию (по объему) изооктана в такой его смеси с Н-гептаном. которая по детонационной стойкости равноценна испытуемому топливу при испытании на стандартном двигателе в оди­наковых условиях. Если установили, что детонационная стойкость бензина такая же, как у смеси, содержащей 93% изооктана и 7% Н-гептана, то октановое число бензина равно 93. Чем больше детонационная стойкость бензина, тем выше его октановое число.

Октановые числа бензинов определяют по моторному методу на установках ИТ9-2М или УИТ-65 (ГОСТ 511-66), по исследовательскому методу на установках ИТ9-6 или УИТ-65 (ГОСТ 822-66) и по методу детонационных испытаний на автомобильных двигателях в дорожных условиях (ГОСТ 10373-75).

Во время испытаний в одноцилиндровых установках ИТ9-2М и др. можно изменять степень сжатия е от 4 до 10. Изменяя степень сжатия, отмечают появление детонации и находят такой состав рабочий смеси, когда интенсивность детонации будет средней. Момент детонации определяют с помощью специального электронного устройства - детонометра. После этого подбирают такую смесь изооктана с Н-гептаном, которая бы в данных условиях детонировала так же, как и испытуемое топливо.

Исследовательский метод определения октановых чисел бензинов по режиму работы двигателя менее напряженный. Поэтому октановое число по исследовательскому методу несколько выше (на 7... 10 ед.), чем определенное моторным методом.

Исследовательский метод лучше характеризует противодетонационные свойства бензинов при работе двигателя в условиях городской езды при малой тепловой напряженности двигателя В тяжелых дорожных условиях фактическая детонационная стойкость бензина ближе к октановому числу, определенному моторным методом.

В маркировку бензина, октановое число которого определено исследовательским методом, вводится индекс "и", например Аи-93, Аи-95, Аи-98.

Если октановые числа бензинов превышают 100 ед., их определяют, сравнивая бензин с изооктаном, который добавляют антидетонатор тетраэтилсвинец (ТЭС). Разницу в октановых числах по моторному и исследовательскому методам определения называют чувствительностью бензина. Она зависит от физического и фракционного состава бензина.

Октановое число бензина можно определить по формуле, характеризующей моторный метод

где о.ч. - октановое число по моторному методу (ИТ9-2М);

ε- степень сжатия;

d_ц - диаметр цилиндра, мм.

Детонационная стойкость бензинов на бедной смеси характеризуется октановым числом, а на богатой смеси - сортностью. Сортность бензина - это показатель его детонационной стойкости на богатой смеси, характеризующей величину мощности двигателя в процентах при работе его на испытуемом бензине, по сравнению с мощ­ностью двигателя, полученной при работе на эталонном изооктане Например, в марке авиабензина 95/130 числитель означает октановое число, знаменатель - сортность. Сортность 130 означает, что на данном бензине стандартный одноцилиндровый двигатель на богатой смеси развивает мощность на 30% выше, чем на техническом эталонном изооктане, сортность которого принята за 100.

При определении сортности бензина применяется формула

где С - сортность авиабензина; О - октановое число.

Для повышения детонационной стойкости бензина в топливо добавляют антидетонаторы, в качестве которых используют

специальные химические вещества. Этот метод является самым экономичным и эффективным, по сравнению с другими известными мероприятиями, такими, как совершенствование технологии переработки и очистки бензина, подбор качественного исходного нефтяного сырья, изменение строения углеводородов.

В качестве антидетонаторов широко применяется тетраэтилсвинец (ТЭС). ТЭС тормозит образование перекисных соединений в топливе, что уменьшает возможность возникновения детонации

Недостаток ТЭС как антидетонатора - неполный вынос свинца из камеры сгорания двигателя вместе с отработанными газами.

С целью предотвращения этого явления к ТЭС добавляют бромистые и хлористые органические соединения, называемые выносителями свинца, которые способствуют удалению свинца из камеры сгорания вместе с отработанными газами.

Предельное количество ТЭС для автомобильных бензинов составляет 0,82г на 1кг бензина и определено из соображения токсичности.

В последние годы организовано промышленное производство тетраметилсвинца (ТМС), как более эффективного антидетонатора. Он имеет более высокую температуру разложения и в высокооктановых бензинах эффективнее ТЭС на 0,5... 1,0 октановую единицу.

В последнее время применяют более эффективные антидетонаторы на основе марганца и его соединений Они способны повышать детонационную стойкость как чистых, так и этилированных бензинов Недостатком этих соединений следует считать снижение долговечности двигателей.