18 Июля 2017 г.    $ 59.07 (-0.81)    € 67.62 (-0.74)

Автомобильное топливо. «Наше всё» для двигателя

Не многие автовладельцы задумываются над этим, казалось бы, очевидным вопросом. Пока не приходит время заниматься капитальным ремонтом двигателя. И тут прозревший обладатель авто смутно начинает понимать – он стал жертвой диверсии! Ничего подобного… Просто та жидкость, что так поразила французских химиков, поразила и двигатель. Только разрушений заметно больше.

Химия, сэр!
Что же такое, собственно, автомобильное топливо? Как его получают? И как с ним «химичат»? Без краткой лекции по химии не обойтись.

Автомобильное топливо, будь то дизельное, бензин или газ, состоит (во всяком случае, должно состоять) всего из трех химических элементов, объединенных в молекулы: углерода С, водорода Н и кислорода О. Опуская подробности работы четырехтактного двигателя упомянем лишь, что при сгорании (с химической точки зрения – это форма окисления) получаются двуокись углерода СО2, вода Н2О, ну и еще всякая всячина. Оба вещества в принципе безвредны (правда, в больших количествах СО2 не столь уж и безопасен, поскольку растения не в состоянии его быстро утилизировать). Это идеальная картинка, которая наблюдается лишь когда топливо сгорает до конца. Но современные двигатели далеко не совершенны, потому часть углерода топлива окисляется не полностью и выходят (через выхлопную трубу) в виде сажи и отнюдь не безобидного угарного газа СО. При том следует помнить, что двигатель работает не на чистом кислороде, а на воздухе, содержащем 78% азота, который, окисляясь при высокой температуре, образует вредные NO и NO2. В общем, цепочка процессов понятна. Теперь можно переходить к частностям.

Ректификационная колонка - крекинг-процесс.jpg


БлагоВОННОЕ вещество
Именно так, в переводе с арабского, звучит слово «бензин». Официальное появление бензина связано с именем англичанина Майкла Фарадея, открывшего химическое соединение углерода с водородом и давшего ему такое красивое имя. Но еще 1785 г. русский купец Федор Прядунов на реке Ухте в Приуралье построил нефтеперегонный завод, продукцией которого были техническое масло, керосин, бензин и т.п. На заводе ежегодно получали 1000 пудов бензина, который использовался для освещения и медицинских целей. Между прочим, идея использования в качестве жидкого топлива нефти во многом обязана тоже нашему соотечественнику – известному русскому инженеру Владимиру Григорьевичу Шухову, который в 1891 г. получил патент на созданную им технологию переработки нефти методом крекинга.

Бензин должен обладать следующими свойствами:
- иметь хорошую испаряемость,
- иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя,
- не изменять своего состава и свойств при длительном хранении,
- не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия и др.

Есть еще около пятнадцати показателей, по которым определяется соответствие нефтепродукта нормативам качества: допустимое содержание серы, свинца, бензола, смол, фракционный состав, давление насыщенных паров и так далее. Но основным показателем качества бензина является октановое число, по которому оценивают детонационную стойкость топлива. Бензин на всех режимах работы двигателя обязан нормально воспламеняться от искры зажигания и сгорать в цилиндрах без недопустимо резкого повышения температуры и давления отработанных газов. Если сгорание приобретет аномальный, напоминающий взрыв характер (что как раз и связано с детонационными свойствами топлива), это вызывает прогорание клапанов и прокладки головки блока, разрушение поршней и поршневых колец и прочие неприятные последствия. Чем выше октановое число, тем более высокой стойкостью против детонации обладает бензин.

Isom.jpg

Значимость величины ОЧ подчеркивается тем, что это единственный из многих параметров, определяющих качество бензина, который указывается в маркировке – А-76, АИ-92, АИ-95, АИ-98. Детонация – давний враг бензиновых моторов. Долгое время общепринятой во всем мире практикой повышения детонационной стойкости бензинов было введение в их состав присадок на основе тетраэтилсвинца. Однако сегодня использование этилированных бензинов как токсичных, представляющих экологическую опасность и отрицательно влияющих на работу некоторых компонентов современных двигателей (в частности каталитических нейтрализаторов выхлопных газов), во многих странах запрещено, либо выпускаются они в минимальных количествах. В том числе и в России. Но детонационную стойкость можно поднять другими добавками. Носителями антидетонационного эффекта являются соединения железа (ферроцен) и марганца (карбонилмарганец).

Эти вещества гораздо менее токсичны, чем этилсвинец, не влияют на работоспособность нейтрализатора, но зато имеют свойство оседать на поверхности камеры сгорания, способствуя образованию нагара, и на электродах свечей зажигания, снижая срок их службы в 1,5-2 раза. Поэтому Мировая топливная хартия, принятая в 1998 году, поставила под запрет любые металлосодержащие добавки в бензин. Остался единственный способ увеличения детонационной стойкости бензинов – повышать содержание в них легких высокооктановых фракций. Но это касается большей частью тех, кто бензины производит. Те же, кто их продает, выходят из ситуации иным куда как менее изощренным способом. Просто топливо с низким ОЧ продается как топливо с ОЧ более высоким. Казалось бы какая разница 91-й или 92-й бензин в баке? Поначалу – никакой. Но со временем двигатель отреагирует частой заменой свечей, требованием почистить карбюратор, а то и недешевым лечением его самого. Другой способ. В бензин, скажем, АИ-92, произведенный на НПЗ и уже имеющий в своем составе антидетонатор, введением дополнительных присадок доводят до «95-го». И продают по соответствующей цене, несмотря на то, что допустимая концентрация «химии» оказывается превышена. Для двигателя, этот «передоз» очень скоро обернется серьезными «болячками».

ДТ или «солярка»?
Топливо для дизельных двигателей (как и бензин) получают путем перегонки нефти. Если основным показателем бензина является октановое число, то качество дизельного топлива зависит от т.н. «цетанового числа». Чем оно больше, тем топливо лучше. После перегонки на самой низшей ступени оказываются остаточные продукты – мазут, который сжигают в топках ТЭЦ и судовых силовых установок. На другом конце «иерархической лестницы» чистое автомобильное топливо. В «середине» остались еще несколько фракций – керосин, газойль, соляр… Вот последний и дал название всем видам дизельного топлива. Несмотря на неточность его использования, оно стало очень популярным. Вероятно из-за краткости.

Как же работает «толи соляр, толи дизтопливо, толи…»? К топливу дизельных двигателей предъявляются серьезные требования. Впрыснутое в камеру сгорания, оно должно воспламеняться без существенной задержки. Если период запаздывания воспламенения окажется большим, то к моменту возгорания смеси основная часть дозы топлива будет уже введена в цилиндр. В результате горючая смесь мгновенно вспыхнет по всему объему камеры сгорания. Дизели проектируют с учетом возможных перегрузок, но даже для них, таких толстокожих, подобные режимы работы губительны. Во избежание путаницы была введена единица измерения воспламеняемости дизельного топлива, названная без изысков – цетановое число, которое почему-то, в отличие от октанового числа бензина, в маркировку не выносится. А зря! Более привычные нам обозначения (Л – летнее дизтопливо, З – зимнее), определяют лишь сезонность использования топлива. И потому, порой, вводят автолюбителей в заблуждение, а двигатели подвергают немалому риску. Поскольку, чем выше цетановое число, тем короче задержка воспламенения. Согласно действующим стандартам, ЦЧ любой марки солярки – зимней или летней – должно быть не менее 45.

IMG_5963.JPG

Вероятно, потому величина ЦЧ и не отражается в маркировке дизельного топлива. Ведь в летний период эксплуатации дизель нормально запускается и плавно работает на топливе с цетановым числом 40-45 единиц. А вот для зимы желательно увеличить его на 5-10 единиц. Дело в том, что низкий показатель ЦЧ ведет к снижению пусковых свойств, повышению жесткости работы и токсичности отработанных газов, а при определенных условиях – к снижению эффективности сгорания, стало быть, увеличению расхода топлива. Увы, нередки случаи, когда АЗС практикуют одно дизтопливо для всех сезонов с одним ЦЧ – 45 единиц. Правда, ЦЧ дизтоплива можно увеличить добавлением присадок – препаратов на основе органических перекисей, а также алкилнитратов. Однако, учитывая, что при «переборе» ЦЧ растет расход топлива и тем самым «улетучивается» экономическая привлекательность дизеля, рациональным является использование присадок, увеличивающих ЦЧ не более чем на 3-5 единиц. Хочется верить, что те, кто искусственно повышают ЦЧ на заправках, об этом знают. Кстати для тех, кто желает самостоятельно помочь своему дизелю.

Практикуемое некоторыми автомобилистами в зимний период разбавление дизтоплива керосином или бензином, мягко говоря, не всегда оправдано. Так можно расширить температурный предел использования неизвестного сорта солярки, но вместе с тем заметно снизить ЦЧ получаемой смеси. Более грамотно использовать антигелевые присадки, которые улучшают низкотемпературные свойства топлива, но на цетановое число не влияют, либо несколько увеличивают его, что для зимней эксплуатации дизеля даже полезно.

Доверять и проверять
Вопросы химии в самом начале этой статьи были затронуты неслучайно. На протяжении долгого пути из земли до потребителя нефть последовательно подвергается различным воздействиям реагентов и человека. И с грустью приходится признать, что далеко не всегда они оказывают на нее благотворное влияние и не всем людям, к ней прикоснувшимся приносят пользу. Не говоря о двигателях, которые и являются главными потребителями результатов труда технологов и продавцов. Что делать?

Проверять. И не приобретать товар, не подходящий по качеству. Важно помнить, что любой автовладелец на любой АЗС перед тем, как заправиться, вправе потребовать протоколы испытаний лаборатории за несколько последних месяцев: посмотреть даты, убедиться, что октановое число бензина соответствует норме. Клиент имеет также право требовать паспорта качества, сертификаты – продавцы обязаны иметь эти документы на АЗС, а не в офисах компаний. Если показать необходимые документы отказываются, есть повод задуматься – стоит ли заправляться на этой АЗС. Может проехать еще сотню-другую метров до следующей? И двигатель останется целее и кошелек не отощает.