Повышение антидетонационных свойств бензинов может быть достигнуто добавлением в бензин специальных присадок. И если раньше это были только этиловая жидкость, то в настоящее время это целый комплекс присадок, включающие кислородосодержащие соединения; простые эфиры, антиоксиданты (стабилизаторы); ингибиторы детонации; красители топлив; дезактиваторы металла; ингибиторы коррозии; и многие другие типы.
* Кислородосодержащие соединения (кислородсодержащая присадка) – топлива, обогащенные кислородом. Они используются, для сокращения выбросов монооксида углерода, возникающего при сжигании топлива. Кислородсодержащие присадки могут быть основаны на спирте, либо эфире.
* Спирты - метанол, этанол, изопропиловый спирт, н-бутанол и бензин класса трет-бутанол.
* Эфиры - метил-трет-бутиловый эфир, этилтретбутилэфир, простой диизопропиловый эфир, трет-амил-метиловый эфир, третичный гексил эфира.
* Антиоксиданты – некоторые антиоксиданты используются в качестве стабилизаторов топлива, чтобы предотвратить окисление. Вот некоторые из них:
** бутилированный гидрокситолуол;
** 2,4-диметил-6-трет-бутилфенол;
** 2,6-ди-трет-бутилфенол;
** фенилендиамин;
** этилендиамин.
* Ингибиторы детонации (антидетонационная присадка) – это добавка к бензину, которая способствует уменьшению стука в двигателе при увеличении октанового числа топлива. Некоторые антидетонационные присадки:
** тетраэтиловый свинец;
** пентакарбонил железа;
** толуол;
** изооктан.
* Топливные красители – это красители, добавляемые в топливо.
* Дезактиваторы металла – это топливные присадки и присадки к смазочным маслам, которые предназначены для стабилизации топлива. Они расформировывают ионы металла.
* Ингибиторы коррозии (антикоррозийная присадка) – это химические соединения, замедляющие коррозию металлов. Качественный ингибитор коррозии в обычных условиях замедлит на 95% развитие коррозии. Некоторыми из антикоррозийных присадок являются - нитрит натрия, уротропин (гексаметилендиамин), фенилендиамин.
* Другие – есть некоторые типы присадок не попадающие под общую классификацию. Это:
** Ацетон – это испарительная присадка. Она используется совместно с метанолом для улучшения испарения при запуске двигателя.
** Нитрометан – используется для увеличения мощности двигателя, в разговорном стиле речи его называют «нитро».
** Пикрат железа – используется для улучшения сгоряния топлива и повышения пробега ( в расчете на литр).
** Ferox Catalyst - модифицирующая добавка к катализатору, используемая для:
- увеличения эффективности использования топлива;
- очищения двигателя;
- продления срока службы двигателя;
- снижения выбросов.
Схема классификации топливных присадок
Сделать полный обзор всех существующих ныне присадок просто не представляется возможным, т.к. уровень проработки сравним с написанием докторской диссертации, поэтому давайте рассмотрим что из себя представляет самая широкоизвестная присадка - тетраэтилсвинец.
Тетраэтилсвине[ch769]ц (ТЭС) Pb(CH3CH2)4
ТЭС — ядовитое металлоорганическое соединение. Применяется в основном как антидетонирующая присадка к моторному топливу, повышающая его октановое число.
Действие ТЭС заключается в том, что он разлагает органические перекиси, присоединяя к себе их избыточный кислород.
Физические свойства ТЭС — бесцветная, маслянистая, летучая жидкость с плотностью 1,65 г/см[ch179], температурой кипения 195 °C с разложением.
Впервые антидетонационный эффект ТЭС был открыт в 1921 году в США на фирме «General Motors». В 1923 году три крупнейшие американские корпорации — «Дженерал моторс», «DuPont» и «Standard Oil» создали совместное предприятие, названное «Ethyl Gasoline Corporation». Название «этил» было выбрано специально, чтобы не пугать людей словом «свинец».
Этиловая жидкость состоит из смеси тетраэтилового свинца, бромистого этила и монохлорнафталина.
Этиловая жидкость оказывает на различные бензины не одинаковое действие: на одни бензины она влияет сильнее, на другие слабее. Количественное содержание этиловой жидкости в бензине определяется числом кубических сантиметров этиловой жидкости, добавленных к 1 кг бензина. К сожалению, ТЭС не только помогает нам, повышая октановое число топлива, но и убивает мотор.
Дефекты, возникающие при применении бензина с ТЭС.
1.
Шунтирование свечей вследствие образования свинцовых отложений на конусе изолятора свечи, а также перегрев и выгорание центрального электрода свечи.
2.
Прогорание выхлопных клапанов ввиду неплотного прилегания их к седлам, вследствие образовавшихся на опорной поверхности клапана отложений.
3.
Усиление нагарообразования на деталях цилиндра и последующее их перегревание.
4.
Коррозия деталей цилиндра и главным образом штоков выхлопных клапанов. Этилированный бензин, не содержащий воды, не оказывает коррозирующего действия на металлы, но в присутствии воды вызывает сильную коррозию.
5. Зависание выхлопных клапанов вследствие образования свинцовых отложений на ножках клапанов и направляющих втулках.
Применение в этиловой жидкости бромистого этила и моно-хлорнафталина уменьшает количество отложений, но не уничтожает их целиком.
В качестве альтернативы антидетонационным алкилсвинцовым присадкам в России разрешены к использованию органические соединения марганца, железа и ароматические амины, также на наших заправочных станциях можно встретить и высокооктановые сорта бензина, включающего добавки метил-третбутилового эфира.
Антидетонаторы на основе соединений марганца и железа гораздо менее токсичны, чем алкилсвинцовые присадки, но наличие в бензине железосодержащих присадок приводит к образованию отложений оксидов марганца и железа на стенках камеры сгорания, тарелках клапанов и свечах зажигания. Что приводит к коррозии выпускных клапанов, калильному воспламенению бензовоздушной смеси, ускоренному выходу из строя свечей зажигания.
Также для поднятия октанового числа бензина может быть использован метил-третбутиловый эфир, его 10–15% добавка увеличивает октановое число бензина на 9–12 единиц. Сама по себе антидетонационная добавка из метил-третбутилового спирта не наносит никакого вреда двигателю. В то же время метил-третбутиловый эфир даже в составе бензина способен к вступлению в активную реакцию с содержащейся в атмосфере влагой, в результате которой происходит насыщение бензина водой. Вода, попадая в топливную систему, может привести к выходу из строя фильтрующих элементов и топливоподающей аппаратуры, одновременно она провоцирует появление коррозии в топливных баках, топливопроводе и на «зеркале» цилиндров поршневого двигателя.
Методы определения основных характеристик бензина в условиях аэродрома.
Определение удельного веса топлива.
Удельным весом топлива называется отношение веса определенного объема топлива, взятого при температуре плюс 20°C, к весу воды того же объема при температуре плюс 4°C.
В аэродромных условиях удельный вес топлива определяется ареометрами. Одновременно с удельным весом замеряется и температура топлива. Замеренный удельный вес является удельным весом топлива при данной температуре. Этот удельный вес необходимо привести к удельному весу при температуре плюс 20°C. Это делается по формуле
D=K + a(t - 20),
где D — удельный вес топлива при температуре 20°;
K — удельный вес, показанный ареометром при данной температуре;
a — температурная поправка к удельному весу на 1°; t — температура испытуемого топлива.
Температурная поправка для авиабензинов в среднем равняется 0,0008 — 0,00088.
Пример. Удельный вес бензина при температуре 30° равен 0,745. Определить его удельный вес при температуре 20°, если a=0,00084.
D= 0,745 + 0,00084 (30 — 20)=0,753.
Если температура топлива при определении удельного веса меньше 20°C, то скобка (t — 20) даст отрицательное число, т. е. поправка отнимается.
Определение механических примесей и нерастворенной воды.
Для определения наличия механических примесей и нерастворенной воды топливо наливается в стеклянный сосуд с притертой пробкой и отстаивается в течение 17—18 часов. Выпадение осадка и мути свидетельствует о наличии в топливе механических примесей и воды.
Определение цвета и прозрачности топлива.
Производится рассматриванием на свет топлива, налитого в сосуд из бесцветного стекла. Свинцовые бензины должны иметь окраску в соответствии с подмешанным красителем. Чистые бензины должны быть прозрачны и бесцветны. Бензольные топлива могут иметь желтый оттенок.
Определение нейтральности топлива.
Наличие в топливе кислот или щелочей не допускается, так как их присутствие вызывает коррозию металлических деталей системы бензопитания и мотора.
Для определения наличия кислоты или щелочи наливают около 100 смл топлива в делительную воронку и к нему прибавляют около 10 см& дестиллированной воды. Смесь в течение 3—5 минут взбалтывают, после чего воде дают отстояться. Отстоявшуюся воду спускают через краник в нижней части воронки в две чистые пробирки. В одной пробирке производят определение на кислотность, в другой — на щелочь. Для этого в пробирку опускают лакмусовую бумажку синего цвета — при наличии кислоты бумажка покраснеет. Определить наличие кислоты в топливе можно и при помощи метилоранжа. Метилоранж при наличии кислоты меняет свою оранжевую окраску на розовую. Если в топливе установлено наличие кислоты, то на щелочь проверка не производится, так как кислота и щелочь одновременно в топливе содержаться не могут. Если кислота не обнаружена, производят проверку на щелочь во второй пробирке. При этом применяется красная лакмусовая бумажка, которая при наличии щелочи приобретает синий цвет.