Бензины Требования к свойствам бензинов

Мощность бензинового двигателя, его экономичность, надежность работы, расход топлива и масла, токсичность отработавших газов в значительной степени зависят от качества применяемого топлива. Товарный бензин состоит из смеси фракций, полученных различными способами переработки нефти (прямой перегонкой, крекингом, риформингом), а также содержит добавки и присадки, улучшающие его эксплуатационные и экологические характеристики.

Автомобильные бензины должны отвечать следующим требованиям:

• высокая теплота сгорания;

• бесперебойное поступление в систему питания двигателя;

• образование топливовоздушной смеси требуемого состава;

• нормальное сгорание, без самовоспламенения и детонации;

• обеспечение быстрого и надежного пуска двигателя при различных температурах окружающего воздуха;

• отсутствие коррозионного воздействия на детали двигателя как при непосредственном контакте с топливом, так и от образующихся продуктов сгорания;

• минимальное образование отложений во впускном и выпускном трактах, а также в камере сгорания;

• высокая физическая и химическая стабильность при хранении и транспортировании;

• отсутствие вредного воздействия бензина и продуктов его сгорания на человека и окружающую природную среду.

Для обеспечения этих требований бензины должны обладать определенными эксплуатационно-техническими свойствами, характеризующимися рядом физико-химических показателей качества.

Испаряемость бензинов и её влияние на работу двигателя

Испаряемость топлив, характеризующая их способность переходить из жидкого состояния в парообразное, во многом определяет важнейшие эксплуатационные показатели двигателя. От испаряемости бензинов зависят надёжность, экономичность и долговечность работы двигателя на разных режимах, его пусковые качества, скорость прогрева, полнота сгорания и характер горения топлива, количество отложений в двигателе, образование паровых пробок в топливной системе, разжижение масла в картере.

Испаряемость топлив определяет их важнейшее эксплуатационное свойство - способность к образованию в двигателе топливовоздушной горючей меси необходимого состава. Интенсивность и полнота испарения топлива в двигателе зависят от свойств топлива, конструкции двигателя, особенностей подачи топлива и способа образования горючей смеси. Важнейшими показателями, характеризующими испаряемость топлив, являются фракционный состав и давление насыщенных паров.

Фракционным составом бензинов называется содержание в них тех или иных фракций, выраженное в объёмных процентах. Фракцией называется часть топлива, выкипающая в определенных температурных пределах. Фракционный состав бензина определяют в лабораторных условиях по ГОСТ 2177-99 (ИСО 3405-88) путем перегонки топлива при атмосферном давлении. При этом фиксируют температуру начала кипения (t н.к.), перегонки 10%, 50% и 90% объема топлива (t _10% , t _50% , t _90%) , а также температуру конца кипения (t к.к.).

По значениям температур начала кипения (t н.к.) и перегонки 10 % бензина (t_10%) судят о наличии в нем легких фракций, влияющих на пусковые свойства двигателя и образование паровых пробок в системе питания. Чем ниже температура выкипания 10 % топлива, тем легче и быстрее можно запустить холодный двигатель. После пуска двигателя интенсивность его прогрева, устойчивость работы на малой частоте вращения коленчатого вала и приемистость зависят главным образом от температуры перегонки 50 % бензина (t_50%). Чем ниже эта температура, тем легче испаряются средние фракции бензина, тем однороднее состав рабочей смеси в отдельных цилиндрах двигателя, устойчивее его работа, лучше приемистость автомобиля. По температуре перегонки 90% топлива и температуре конца кипения судят о наличии в бензине тяжелых трудно испаряемых фракций, интенсивности и полноте сгорания рабочей смеси и мощности, развиваемой двигателем. Для обеспечения испарения всего бензина, поступающего в цилиндры двигателя, эти температуры должны быть как можно более низкими. Применение бензина с высокой температурой конца перегонки приводит к повышенным износам цилиндров и поршневой группы вследствие смывания масла со стенок цилиндров и его разжижения в картере, а также неравномерного распределения рабочей смеси по цилиндрам. Температура выкипания 90 % объема бензина называется точкой росы, она характеризует склонность топлива к конденсации.

Для бензинов, выпускаемых по ГОСТ Р 51105-97, для оценки фракционного состава наряду с определением температуры перегонки бензина при заданном объёме предусмотрено также определение объёма испарившегося бензина при заданной температуре 70⁰С, 100⁰С и 180⁰С.

Для оценки испаряемости бензинов нормируется не только фракционный состав, но и давление насыщенных паров (ДНП). Под давлением насыщенных паров топлива подразумевают давление паров, находящихся в равновесии с жидкостью при данной температуре и определённом соотношении объёмов жидкой и паровой фаз. Чем больше легких фракций в бензине, тем выше давление насыщенных паров, тем лучше пусковые свойства бензина. Однако, при увеличении давления насыщенных паров возрастает вероятность образования паровых пробок в системе топливоподачи, а также увеличиваются потери бензина при хранении, транспортировании и заправке.

В нашей стране давление насыщенных паров определяется по ГОСТ 1756-2000 (ИСО 3007-99) или ГОСТ 28781-90. Значение давления насыщенных паров для бензинов всех типов должно быть в пределах 35-100 кПа (требования ГОСТ Р 51313-99). Причиной ограничения верхнего уровня давления насыщенных паров бензина является возможность образования паровых пробок, а нижнего – ухудшение пусковых свойств топлива.

В зависимости от испаряемости бензины, выпускаемые по ГОСТ 2084, подразделяются на два класса: летние и зимние, а бензины, выпускаемые по ГОСТ 51105-97, на пять классов. Требования к фракционному составу и давлению насыщенных паров автомобильных бензинов определены в зависимости от сезона и климатического района их применения (табл. 1).

Таблица 1- Характеристики испаряемости бензинов

по ГОСТ 51105-97

Показатель	Класс бензина
	1	2	3	4	5
Давление насыщенных паров бензина, кПа Фракционный состав: температура начала перегонки, 0С не ниже температура перегонки, 0С, не выше: 10 % бензина 50 % бензина 90 % бензина температура конца кипения, 0С, не выше объемная доля остатка в колбе, % объемная доля остатка и потерь, % объемная доля испа-рившегося бензина, %, при температуре: 70 0С 110 0С 180 0С, не менее	35-70 35 75 120 190 215 2 4 10-45 35-65 85	45-80 35 70 115 185 215 2 4 15-45 40-70 85	55-90 - 65 110 180 215 2 4 15-47 40-70 85	60-95 - 60 105 170 215 2 4 15-50 40-70 85	80-100 - 55 100 160 215 2 4 15-50 40-70 85