Свойства бензинов: Бензин – его качество, состав и свойства

Бензин – его качество, состав и свойства

Самое распространенное горючее для автомобилей и не только – бензин – топливная смесь, получаемая из нефти, имеет сложный состав, различается по множеству категорий и применяется с начала ХХ века. В настоящее время качество бензина в десятки раз улучшено в сравнении с первыми видами топлив, а производственные нормы, требования к составу регулируются условиями сразу нескольких ГОСТ и пересматриваются в соответствии с усилением экологической безопасности по спецификациям Европейского парламента и Совета. Тем не менее, автовладельцам по сей день приходится иметь дело с бензинами недостаточного качества. В обзоре обсуждаем, в чем опасность таких топливных смесей и как избежать нежелательных последствий заправки низкосортным бензином на сомнительных АЗС.

1. Состав и марки бензина
2. Как получают бензин
3. Требования к качеству бензина
4. Какие марки бензина продают на АЗС

5. Присадки в бензин
6. Всегда ли нужны присадки для повышения октанового числа
7. Где покупать качественный бензин

Состав и марки бензина

У такого вида горючего всегда сложный, многокомпонентный состав – несколько тяжёлых и лёгких фракций нефти, кислосодержащие соединения, также отличаются пропорции углеводородов, примесей. Для определения качества бензинов применяется оценка их физико-химических свойств, но в любом виде бензин производят исключительно из нефти. К слову, происхождение нефти, расположение скважины, отчасти тоже влияет на производство конечного продукта. Например, практически любой состав отечественных месторождения «грешит» увеличенной концентрацией серы. Такая особенность сырья требует дополнительной очистки фракций: присутствие серы в готовом бензине, согласно международным эко-стандартам,  должно быть сведено к мизерным показателям.   

Производство бензина

Получение топлива из сырой нефти – это многоступенчатый сложный технологический цикл. Пропуская непосредственно добычу и транспортировку сырья на предприятие, началом изготовления бензина, как конечного продукта, можно считать снятие проб с нефти. 

Этот этап важен именно для получения информации об элементном и групповом составе, плотности нефти – присутствие в сырье различных соединений всегда непостоянно и обусловлено расположением скважин. После определения концентрации элементов, соединений, нефть направляется в производственный многоэтапный процесс очистки, перегонки, крекинга при высоких температурах, риформинга. Бензин с одним из октановых чисел получают после обработки смеси в газофракционирующей установке, где производится регулировка содержания изобутана, пропан-бутана в топливной смеси. 

Требования к качеству бензина

Поскольку применение высокотоксичных, с присутствием тетраэтилсвинца этилированных бензинов запрещено в России и в большинстве стран мира, параметры качества выдвигаются и оцениваются только в отношении неэтилированных марок горючего.  Характеристики химического и фракционного состава бензина, полученного в процессе многоступенчатой переработки, указаны в трех ГОСТах и одном ТУ (№0251-001-12150839-2015). К параметрам качества автомобильных, мотоциклетных бензинов выдвигаются требования с учётом октанового числа топлива:

• ГОСТ 2084-77 – межгосударственный документ для стран СНГ, на территории РФ его действие распространяется только на бензин АИ-76;

• ГОСТ Р 51105-97 – для марок бензина Нормаль-80 и Регуляр-92, более знакомых под обозначениями АИ-80 и АИ-92, стандарт на основе европейского EN 228-1993;

• ГОСТ Р 51866-2002 – для бензинов с октановым числом 95 и 98, Премиум Евро-95 и Супер Евро-98, включая их виды, документ адаптирован по EN 228-2004. 

Общие технические требования и разбивка по классам для всех составов бензинов определены в ГОСТ 32513-2013. Этим регламентом можно пользоваться при оценке новых марок бензина, например, ЭКТО-100 (Pulsar 100, Ultimate 100 или АИ-100), а также спортивных разработок 100+ с октановым числом, не менее 102 (С-102) и 105. Топливо двух последних видов рекомендуется для гоночных авто, суперкаров, гибридных моторов, такие бензины в повседневном применении пока не популярны.  

Подробнее о составе бензинов с разным октановым числом, об эффективности топлива и параметрах качества относительно разных конструкций двигателей и КПП:

Какие марки бензина продают на АЗС

Самая известная и распространенная система категоризации топлива – по октановому числу. Параметр указывает на сопротивляемость бензина к детонации при определенной степени сжатия в камере сгорания. Чем выше бензин имеет октановое число, тем выше и степень сжатия, а значит, и двигатель должен работать плавнее, равномерно сжигая топливно-воздушную смесь. 

Октановое число для любых бензинов определяется лабораторно, исследовательским и моторным методом, с помощью профессиональных установок, позволяющих имитировать режим поездки «город» (исследовательский метод, при небольших оборотах мотора), а также при максимальной нагрузке на двигатель (моторный метод).  

В уже перечисленных ГОСТах указаны все официальные марки для бензинов с разным октановым числом. Начиная с апреля 2003 года, на российских АЗС автовладельцам доступны бензины 4 марок (согласно №34-ФЗ от 22.03.2003): 

• АИ-80 – он же А-76, Н-80 или бензин Нормаль-80 в тексте ГОСТ Р 51105-97;

• АИ-92 – в документе указан, как Регуляр-92;

• АИ-95 – в ГОСТ Р 51866-2002 этот бензин именуется, как Премиум-95, Премиум-Евро-95;

• АИ-98 – согласно тому же ГОСТ это Супер-98 или Супер-Евро-98. 

Кроме того, в наименовании бензинов указывается класс экологической безопасности – чем больше цифра, тем благоприятнее для окружающей среды состав продуктов отработки топливно-воздушной смеси. Полностью обозначение бензина выглядит и расшифровывается так: 

Экологические классы бензинов К1, К2 и К3 в России или запрещены, К4 не производится или практически выведено из обращения, а о том, какое топливо лучше, единого мнения не существует. Но всё же решение такого непростого для мотора и финансов вопроса стоит доверить производителю. На современных авто информация от минимальном октановом числе в рекомендуемом бензине размещена на внутренней стороне люка бензобака. 

Не для всех моторов самое высокое октановое число бензина будет означать наилучшую работу клапанов. Бензин рекомендуется выбирать по конструкции и мощности двигателя: высокооктановый АИ-95 не улучшит параметры ДВС со средними характеристиками, литражом, оборотами. И напротив: турбированным версиям двигателей, гибридным моделям рекомендуются виды бензинов с октановым числом от 98, включая спортивный состав топлива или искусственное увеличение параметра с помощью присадок – октан-корректоров

.    

Подробно о самых распространённых заблуждениях в вопросе подхода к выбору бензина:

Присадки в бензин

Спорить о том, вредны или полезны специальные добавки к бензину, совершенно необязательно, список разрешенных, а значит безопасных для автомобиля добавок можно найти в регламенте таможенного союза ТР ТС 013/2011. Согласно информации в документе, бензин уже на этапе производства не может содержать такие соединения, как железо, свинец и марганец. Это же условие разумно применить и к выбору присадок для заливки к бензину непосредственно в баке автомобиля самостоятельно. 

Настороженно стоит отнестись к присутствию монометиланилинов (N-метиланилин), несмотря на то, что именно это химическое соединение является самым популярным для повышения антидетонационных свойств бензина. Октановое число такой присадки составляет 280 (по исследовательскому методу), но оптимизм автовладельцев заметно угасает при изучении негативного влияния N-метиланилина на состав бензинов. Недостаточно равномерное растворение любой такой присадки в бензине со временем приводит к образованию смолистых соединений и повышенной нагрузке, износу узлов и деталей двигателя. 

Как более дружелюбные по отношению к бензинам и мотору ТР ТС 013/2011 заявляет присадки на основе трет-бутилметиловых эфиров – МТБЭ. Соединения показывают октановое число в 115-135 по исследовательскому методу, и не является токсичным, способствуя в то же время равномерности сгорания топлива, уменьшению риска коррозии. 

Промышленное производство бензинов допускает ввод присадок, но смешивание разных фракций должно осуществляться контролируемо, на специальных установках, которые и позволяют добиться равномерной консистенции конечного продукта.   

Всегда ли нужны присадки для повышения октанового числа

КПД и мощность мотора не улучшатся, если на АЗС покупается та марка бензина, которая соответствует характеристикам двигателя и рекомендациям производителя авто. В этом случае октан-корректоры не нужны. Их безосновательное применение может ухудшить экономичность ДВС. Вместо октаноповышающих соединений можно обратить внимание на катализаторы горения. 

Если на авто установлен двигатель, работающий под АИ-95 или АИ-98, а по стечению обстоятельств залить любой из этих бензинов возможности нет, октаноповышающая присадка нужна. Без корректора нарушается работа датчика детонации, срабатывая на опережение зажигания. Это может привести в лучшем случае к снижению мощности мотора, а при неблагоприятном прогнозе к прогоранию поршней, детонации и выходу двигателя из строя. 

Стоит учесть, что на рынке автомобильного топлива присутствуют нечистоплотные продавцы бензина, расценивающие предупреждения на применение нежелательных присадок, как безграничное разрешение подобных манипуляций. В итоге автовладельцы, не догадываясь о том, что заправляют бак бензином, разбавленным сторонними смесями, замечают неполадки в работе двигателя. 

Где покупать качественный бензин

Рекомендуется заливать бензин только на АЗС официальных производителей, имеющих достойную репутацию и крупные сети по всей стране. Такие станции всегда готовы предоставить паспорт качества и сертификаты на любую партию топлива. Найти ближайшую проверенную заправку, даже находясь в незнакомом городе, можно на карте АЗС, участвующих в программе организации сети надёжных компаний нефтегазовой сферы: производителей, поставщиков и ритейлеров ГСМ.

Бензин и его свойства.

Автомобильные бензины



Топливо для бензиновых двигателей и его характеристики

Для бензиновых двигателей применяют бензин – легкое топливо, представляющее собой светлую жидкость, быстро испаряющуюся на воздухе и хорошо воспламеняющуюся. С химической точки зрения бензин является смесью лёгких углеводородов, получаемых из нефти и нефтепродуктов.
Температура кипения бензина может варьировать в достаточно широких пределах — от 33 до 205 °C (в зависимости от содержания примесей).
Бензин несколько легче дизельного топлива – его плотность составляет 0,71…0,74 г/см³, тогда как у дизтоплива этот показатель может достигать 0,85 г/см³.
При сжигании бензина выделяется значительная тепловая энергия – его теплотворная способность может превышать 10 тыс. ккал/кг.
Замерзает бензин (в отличие от дизельного топлива) при достаточно низкой температуре – примерно -70…-74 °C.

Наиболее важными свойствами бензина являются испаряемость, антидетонационная стойкость и теплота сгорания.

***

Испаряемость бензина

Испаряемость бензина характеризует условия смесеобразования и состав горючей смеси во впускной системе двигателя, склонность бензина к образованию паровых пробок в топливной системе автомобиля, а также полноту сгорания бензина и степень разжижения моторного масла бензиновыми фракциями.

Испаряемость бензина оценивается следующими комплексными и единичными показателями, определяемыми лабораторными методами: фракционным составом, давлением насыщенных паров, склонностью к образованию паровых пробок (соотношение пар-жидкость).

Испаряемость бензина должна обеспечивать оптимальный состав топливовоздушной смеси на всех режимах работы двигателя независимо от способа ее приготовления (карбюрация, впрыск).
С испаряемостью бензина связаны такие характеристики двигателя, как пуск при низких температурах, вероятность образования паровых пробок в системе питания в летний период, приемистость автомобиля, скорость прогрева двигателя, а также износ цилиндропоршневой группы и расход топлива.

Содержание тяжелых фракций бензина ограничивают, так как в определенных условиях эксплуатации они могут испаряться не полностью и попадать в цилиндры двигателя в жидком состоянии. При этом топливо в цилиндрах смывает масляную пленку, из-за чего увеличивается износ, разжижается масло, повышается расход топлива.

Давление насыщенных паров — фактор, влияющий на надежность работы топливной системы, а также на потери от испарения, загрязняющие атмосферу при хранении, транспортировании и применении бензина.

***

Детонационная стойкость бензина

Детонационная стойкость – свойство бензина, определяющее возможную степень сжатия двигателя.
Детонация представляет собой особый вид сгорания горючей смеси, протекающего с явлениями взрыва отдельных объемов смеси при чрезвычайно высоких скоростях распространения фронта пламени в камере сгорания (2000 м/с и выше). Для сравнения: при нормальном сгорании эта скорость составляет 20…40 м/с, т. е. в 50…100 раз меньше, чем при детонационном сгорании. Детонационное сгорание топлива сопровождается значительным повышением давления в зоне детонации.

При детонационном сгорании смеси в двигателе слышны резкие металлические стуки, объясняемые ударами волн высокого давления о стенки камер сгорания, цилиндров и днищ поршней и возникновением вибрации деталей.
Кроме того, наблюдаются дымный выпуск с искрами вследствие неполного сгорания топлива и закипания жидкости в системе охлаждения из-за усиленной теплоотдачи стенкам камер сгорания и цилиндров.
В результате неполного сгорания топлива, усиленной теплоотдачи и увеличения механических потерь мощность и экономичность двигателя резко снижаются.

Длительная работа двигателя при детонационном сгорании может привести не только к повышенному износу его деталей, но и к образованию крупных дефектов в виде трещин и деформации деталей или даже их разрушения. Детонация обычно возникает в случае применения топлива несоответствующего сорта, а также при перегрузке и перегреве двигателя.

Возникшая в двигателе детонация при работе автомобиля, не имеющая систематического характера, может быть устранена уменьшением нагрузки на двигатель (путем перехода на низшую передачу) и прикрытием дроссельной заслонки карбюратора.
Систематическая детонация при работе двигателя с правильно установленным зажиганием свидетельствует о недостаточно высоких антидетонационных свойствах используемого топлива.

Показателем, характеризующим антидетонационные свойства бензина, является его октановое число.

***

Октановое число бензина

Октановое число бензина определяют на специальной установке, представляющей собой одноцилиндровый двигатель с изменяемой степенью сжатия, сравнением антидетонационных свойств испытуемого бензина со свойствами эталонного топлива – приготовляемой в разных пропорциях смеси сильнодетонирующего топлива (гептана) и стойкого против детонации топлива (изооктана) – эквивалентной смеси.

При одинаковых антидетонационных свойствах эквивалентной смеси и испытуемого бензина октановое число бензина принимают равным процентному содержанию изооктана в эквивалентной смеси. Чем больше октановое число бензина, тем меньше он детонирует при сжатии и тем большую степень сжатия может иметь двигатель, работающий на этом бензине.
Октановое число бензина является очень важным свойством топлива, поскольку, как мы знаем из теплотехники, от степени сжатия зависят многие динамические и экономические характеристики двигателя внутреннего сгорания, в том числе – его КПД. Т. е. чем выше степень сжатия в цилиндрах двигателя, тем эффективнее протекают процессы преобразования тепловой энергии в механическую.

Для повышения октанового числа бензина и уменьшения возможности его детонации в двигателях с повышенной степенью сжатия в некоторых сортах бензина используют специальные добавки – антидетонаторы. Наиболее сильным из применяемых антидетонаторов является этиловая жидкость, добавляемая к бензину в небольших количествах. Бензин с добавками этиловой жидкости называют этилированным. Этилированный бензин ядовит, поэтому в него добавляют красящее вещество для отличия от обычного бензина. Обращаться с этилированным бензином следует очень осторожно, соблюдая правила техники безопасности. В последнее время производство этилированного бензина в России запрещено.

Для автомобилей с карбюраторными двигателями применяют бензин марок: АИ-92, АИ-95, АИ-98. Буква «А» в маркировке бензина означает «автомобильный», буква «И» — метод определения октанового числа (исследовательский), цифры – октановое число бензина.

***



Оптимальный состав горючей смеси

Процесс смесеобразования заключается в смешивании бензина в распыленном состоянии с воздухом в определенной пропорции. Горючая смесь должна удовлетворять двум основным требованиям:

• при воспламенении в цилиндре двигателя смесь должна сгорать очень быстро (в течение короткого промежутка времени), чтобы обеспечить соответствующее давление газов на поршень в начале рабочего хода;
• бензин, входящий в состав горючей смеси, должен сгорать полностью, чтобы выделялось наибольшее количество теплоты, и работа двигателя была наиболее экономичной. Неполное сгорание топлива ведет к его выбросу в систему выпуска отработавших газов, что приводит к его неоправданному перерасходу. Кроме того, двигатель сильно дымит, а на стенках цилиндров интенсивно откладывается копоть и сажа.

Подробнее процессы горения топлива рассматриваются на отдельной странице сайта.

Для быстрого и полного сгорания горючей смеси необходимо, чтобы бензин с воздухом смешивались в строго определенной массовой пропорции, было очень мелко распылен и хорошо перемешан с воздухом. В этом случае каждая мельчайшая частица бензина будет окружена частицами кислорода в требуемом для полного окисления количестве. Не следует забывать, что горение – это процесс окисления топлива, т. е. его химическое взаимодействие с кислородом, сопровождающееся выделением тепловой энергии.

Состав горючей смеси в зависимости от соотношения топлива и воздуха в ней характеризуют специальным показателем – коэффициентом избытка воздуха α, представляющим собой отношение действительного количества воздуха в смеси (в кг), приходящегося на 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству, обеспечивающему полное сгорание 1 кг топлива.

Как указывалось в предыдущей статье, в зависимости от соотношения масс бензина и воздуха различают нормальную, обедненную, обогащенную и богатую горючую смесь.

Нормальной называют смесь, в которой на 1 кг бензина приходится 15 кг воздуха – теоретически необходимое количество воздуха для полного сгорания бензина. Коэффициент α для нормальной горючей смеси равен единице.
Соотношение 1:15 является примерным (обычно системы питания бензиновых двигателей регулируются на нормальный состав 1:14,7), поскольку с точки зрения химии количество кислорода в смеси должно обеспечивать окисление водорода и углерода, содержащихся в данной марке бензина. В процессе сгорания участвует не только кислород воздуха, но и кислород, в том или ином количестве содержащийся в самом топливе. Если учесть этот факт, а также то, что в разных марках и сортах бензина может содержаться разное массовое количество водорода и углерода (основных теплотворных компонентов топлива), то можно понять, что состав нормальной смеси для разных сортов бензина будет несколько отличаться.

Обедненной (α = 1,1…1,15) называют смесь, в которой имеется незначительный избыток воздуха по сравнению с нормальной смесью, а бедной (α > 1,2) – смесь, в которой воздуха существенно больше, чем необходимо для полного сгорания бензина.

Обогащенная смесь (α = 0,85…0,9) имеет недостаток воздуха – до 13 кг на 1 кг топлива. Скорость сгорания обогащенной смеси возрастает, в результате чего давление газов в цилиндрах двигателя увеличивается. Такая смесь позволяет развить двигателю максимальную мощность, но при этом общий расход топлива увеличивается из-за неполноты его сгорания.

Богатая смесь имеет значительный недостаток воздуха (α < 0,85). В такой смеси из-за нехватки кислорода бензин сгорает не полностью, что вызывает снижение мощности двигателя при значительном расходе топлива.
В результате догорания несгоревшего топлива в выпускном трубопроводе возникают хлопки, что является внешним признаком сильного обогащения рабочей смеси. При чрезмерно обогащенной смеси, когда содержание воздуха достигает 5 кг на 1 кг бензина (α < 0,4), смесь совсем не воспламеняется.

Анализируя свойства горючей смеси разных составов, можно сделать следующие выводы:

Если двигатель по условиям работы не должен развивать полно мощности (при средних нагрузках), то самой выгодной является обедненная смесь, поскольку расход топлива при этом значительно снижается. Некоторое уменьшение мощности двигателя в этом случае при его работе с неполной нагрузкой значения не имеет.

При больших нагрузках целесообразно работать на обогащенной смеси, так как двигатель при этом развивает наибольшую мощность. Несколько повышенный расход топлива вследствие кратковременности работы двигателя на данном режиме не вызывает заметного увеличения общего расхода топлива за большой период времени.

Работа двигателя на бедной или богатой смесях, вызывающих снижение мощности и экономичности двигателя, недопустима.

***

Принцип работы простейшего карбюратора



Главная страница

Дистанционное образование

Специальности

Учебные дисциплины

Олимпиады и тесты

Параметры качества бензинов – petrolcards.ru

Бензины как наиболее распространенное у нас в стране автомобильное топливо, должно удовлетворять ряду требований. Это различные нормы, предъявляемые со стороны автопроизводителей, нефтеперерабатывающих компаний, государственных контролирующих органов, экологических объединений. Использование топлива с высокими показателями качества – залог долгой службы автомобиля, его двигателя и систем, а также гарантия надежности и хороших ходовых характеристик.

Зачем нужны различные требования к топливу

Бензин характеризуют самые разные показатели, как химические, так и физические. Например, одно из самых важных – это октановое число. Эта характеристика в бензинах в первую очередь определяет их стоимость, что немаловажно для потребителя.

Производители двигателей внутреннего сгорания (ДВС) создают их под определенное топливо. И здесь одним из важнейших показателей является октановое число в бензине. Длительное и регулярное применение топлива с повышенным или пониженным содержанием изооктана существенно снижает срок службы двигателя и может в любой момент стать причиной его поломки.

Еще один немаловажный аспект качества бензинов – их безопасность. Ведь именно октановое число – показатель детонационной безопасности бензинов. Поэтому строгое соблюдение установленных производственных норм со стороны нефтеперерабатывающих предприятий – необходимое условие безопасной транспортировки, хранения, эксплуатации топлива.

Свои нормативы к качеству бензина предъявляют и различные природоохранные организации (как отечественные, так и международные). Эти требования устанавливают содержание опасных примесей и соединений в выхлопе. Количество этих продуктов сгорания напрямую зависит от химического и фракционного состава бензинов, наличия присадок и примесей.

Таким образом, показатели качества бензинов важны многим сторонам: государству, производителям, продавцам, потребителям. Ведь в конечном итоге качество топлива сказывается практически на всех сферах нашей жизни – от финансовой до экологической.

Основные качества бензинов

Как любая жидкая смесь с разнородным физико-химическим составом, бензиновое топливо может оцениваться по самым разным параметрам. Их определяют требования ГОСТов и другой нормативной документации, действующей на территории РФ и стран Таможенного союза. Согласно им, существуют пять основных критериев качества бензинов:

• Фракционный состав топлива определенной марки.
• Стабильность физико-химического состава бензинов.
• Испаряемость и связанные с ней вязкость и температура замерзания.
• Детонационная стойкость (октановое число).
• Склонность к образованию нагара, определяющая наличие примесей присадок. 

Следует отметить, что практически все эти характеристики (а также множество дополнительных) тесно взаимосвязаны. Остановимся на этих параметрах, имеющих самое непосредственное отношение к качеству бензина, подробнее.

Фракционный состав

Нефть – это смесь самых разных углеводородов и множества других примесей. Бензин, как продукт перегонки нефти, также состоит из разных по плотности и химическому составу фракций. Их качественно-количественные характеристики определяют поведение бензинов в различных условиях окружающей среды и функциональные показатели двигателя при работе. Чем больше легких фракций в составе, тем при более низких температурах может использоваться топливо без какого-либо ущерба для ДВС и автомобиля. Поэтому, например, летние и зимние марки бензина имеют различный состав. Также содержание той или иной фракции в горючем влияет на время прогрева двигателя, стабильность его работы, износ поршневой группы.

Химическая стабильность

Всем бензинам присуще свойство окисления под влиянием различных условий окружающей среды. Это происходит как при их хранении, так и в процессе работы двигателя. Чем дольше бензин может сохранять свои первоначальные характеристики (вне зависимости от условий окружающей среды), тем лучше. Быстрое же окисление топлива и снижение его октанового числа говорит о наличии дешевых присадок и примесей, нестабильности бензина. Он не только неспособен долго храниться (даже при соблюдении требований производителя), но и склонен к образованию нагара на внутренних поверхностях двигателя, в топливной и выхлопной системах. Химическая стабильность рассчитывается с учетом содержания смол и других легко окисляемых элементов в составе топлива. 

Испаряемость

Этим параметром определяется способность топлива к фазовому переходу из жидкости в газ. Ведь именно бензиновые пары в смеси с воздухом образуют топливную смесь, которая сгорает при работе двигателя. Чем больше легких фракций содержит бензин, тем выше его испаряемость и ниже температура запустевания (замерзания). Дополнительно для определения испаряемости используется такая характеристика, как давление насыщенных паров (ДНП).

Детонационная безопасность

Это еще одна значимая характеристика качества бензинов, определяемая способностью топлива не взрываться при сжатии. Это происходит из-за слишком быстрого воспламенения топлива. Нормальная скорость распространения пламени в воздушно-бензиновой смеси не должна превышать 20-30 м/с. Если она выше в десятки и сотни раз, то происходит реактивное сгорание с образованием детонационной волны. Это приводит к повышенной нагрузке на элементы поршневой группы и перегрев двигателя, чреватый его выходом из строя.

Образование нагара

Обычно это говорит о том, что топливная смесь сгорает не полностью, а значит, бензин содержит различные примеси, присадки, загрязнения. Все это отрицательно сказывается на функциональности и работоспособности двигателя. Кроме того, такой бензин имеет повышенный расход. Образование нагара приводит к падению мощности, снижению срока службы движущихся элементов поршневой группы и может привести к серьезным поломкам.

Экологические качества

Существует также классификация бензинов по экологическим показателям. Чем выше характеристики топлива, тем полнее оно сгорает и, соответственно, меньше вредных веществ попадает в атмосферу. Наиболее опасны в этом плане сернистые и ароматические соединения, которые может содержать бензин. Их агрессивное воздействие сказывается также на состоянии топливной и выхлопной систем автомобиля.

Выбирая бензин для заправки, следует максимально внимательно относиться к его характеристикам, от них зависит срок службы двигателя и авто. Ведь незначительная экономия на топливе более низкого качества может обернуться серьезными поломками, требующими капитального ремонта.

Физические свойства бензина | ЭНЕРГИЯ / Сеть АЗС в Новосибирске

Физические свойства бензина, определяются качеством исходного продукта. Так как в основе бензина лежат нефтепродукты, химическое строение которых на основе фенольного кольца, во многом определяет физические свойства.

Разные сорта бензинов имеют разные физические показатели: температуру горения и замерзания, а также плотность. В среднем эти показатели варьируются в следующих пределах: предел кипения 33-205°С, температура замерзания ниже -60°С, плотность 700-780 кг/м3. Кроме того, важны такие физические свойства бензина, как температура вспышки (ниже 0°С) и концентрация паров. При концентрация паров в воздухе 70-120 г/м3 образуются взрывчатые смеси.

Именно физические свойства бензина создают дополнительные условия для признания автомобиля техническим средством повышенной опасности. Однако так привычные нам взрывы бензобаков, которые показывают чуть ли не во всех боевиках, случаются в реальность очень редко. А вот вероятность того, что бензин загорится, если не будут соблюдаться простейшие правила техники безопасности вполне реальны.

Еще одно неприятное физическое свойство бензина — легковоспламеняемость. Но именно благодаря этому свойству мы и можем использовать бензин в качестве топлива. К слову сказать, такие альтернативные виды топлива как водород воспламеняются еще легче, чем и создают проблему их массового использования в автомобилях. Плюс к этому водород еще и легко взрывается. И если бы мы пользовались машинами с водородными двигателями, то ситуации из фильмов с повальными взрывами топливных баков перенеслись бы в реальность.

Физические свойства бензина, кроме химической структуры, определяются еще и наличием примесей, которые переходят в бензин из нефтепродуктов. При высоком количестве примесей качество бензинов понижается. Бензин с большим количеством примесей влияет не только на собственные свойства бензина, но и на работу двигателя автомобиля.

Именно благодаря физическим свойствам бензина, мы можем использовать его в качестве топлива, однако при нарушении правил изготовления, распространения или использования и хранения бензина те самые физические свойства, которые позволяют бензину быть топливом могут оказаться опасными, как для техники, так и для человека.

Приобрести различные виды топлива оптом и в розницу можно в новосибирской сети АЗС «Энергия».

Все о бензине: Основные свойства бензинов

Испаряемость.

Для обеспечения полного сгорания топлива в двигателе необходимо перевести его в короткий промежуток времени из жидкого состояния в парообразное и смешать с воздухом в определенном соотношении, т.е. создать рабочую смесь. В зависимости от конструкции двигателя возможны два способа образования рабочей смеси. При первом способе в карбюраторе происходит частичное испарение бензина и образование горючей смеси, затем паровоздушный поток распределяется по цилиндрам. Вследствие неполного испарения бензина часть капель из паровоздушного потока оседает в виде жидкой пленки на стенках впускного трубопровода. Из-за разности в скоростях движения паров и жидкой пленки в цилиндры поступает горючая смесь, неоднородная по качеству и составу. При втором способе бензин впрыскивается с помощью форсунок непосредственно в камеру сгорания или во впускной трубопровод.

От содержания в бензине легкокипящих фракций зависит его физическая стабильность, т.е. склонность к потерям от испарения. Наибольшие потери от испарения имеют бензины, содержащие в своем составе низкокипящие углеводороды: бутаны, изопентан.

Высокая испаряемость бензина может иногда стать причиной обледенения карбюратора. Испарение бензина в карбюраторе сопровождается понижением температуры его деталей. В условиях высокой влажности при температуре воздуха около 4⁰С происходит вымерзание влаги из окружающего воздуха, которое вызывает обледенение карбюратора.

Снижая испаряемость бензина, можно предотвратить обледенение карбюратора, однако это ухудшает пусковые свойства бензинов. Поэтому в бензин вводят специальные антиобледенительные присадки или осуществляют конструктивные меры.

С учетом климатических особенностей нашей страны автомобильные бензины по фракционному составу и давлению насыщенных паров подразделяют на два вида: зимний и летний. Требования к фракционному составу и давлению насыщенных паров определены в зависимости от сезона и климатического района применения. Такая классификация в большей степени удовлетворяет требованиям эксплуатации двигателей в разных климатически условиях и будет способствовать более экономичному и рациональному использованию топлив.

Детонационная стойкость.

Этот показатель характеризует способность автомобильных и авиационных бензинов противостоять самовоспламенению при сжатии. Высокая детонационная стойкость топлив обеспечивает их нормальное сгорание на всех режимах эксплуатации двигателя. Процесс горения топлива в двигателе носит радикальный характер. При сжатии рабочей смеси температура и давление повышаются и начинается окисление углеводородов, которое интенсифицируется после воспламенения смеси. Если углеводороды несгоревшей части топлива обладают недостаточной стойкостью к окислению, начинается интенсивное накапливание перекисных соединений, а затем их взрывной распад. При высокой концентрации перекисных соединений происходит тепловой взрыв, который вызывает самовоспламенение топлива. Самовоспламенение части рабочей смеси перед фронтом пламени приводит к взрывному горению оставшейся части топлива, к так называемому детонационному сгоранию. Детонация вызывает перегрев, повышенный износ или даже местные разрешения двигателя и сопровождается резким характерным звуком, падением мощности, увеличением дымности выхлопа. На возникновение детонации оказывает влияние состав применяемого бензина и конструктивные особенности двигателя.

Мера детонационной стойкости бензинов, т.е. способности нормально сгорать в двигателе при разл. условиях, — октановое число, равное содержанию (в % по объему) изооктана в его смеси с н-гептаном, при к-ром эта смесь эквивалентна по детонационной способности испытуемому топливу в стандартных условиях испытаний. Равномерность распределения октановых чисел по фракциям имеет большое значение, особенно при переменных режимах работы двигателя, в частности при разгоне автомобиля. Если низкокипящие фракции бензина менее стойки к детонации, чем высококипящие, то при каждом изменении режима работы двигателя в течение какого-то времени в камерах сгорания наблюдается детонация.[3]

Детонационная стойкость автомобильных и авиационных бензинов определяется их углеводородным составом. Наибольшей детонаци онной стойкостью обладают ароматические углеводороды. Самая низ кая детонационная стойкость у парафиновых углеводородов нормаль ного строения, причем она уменьшается с увеличением их молеку лярной массы. Изопарафины и олефиновые углеводороды обладают более высокими антидетонационными свойствами по сравнению с нормальными парафинами. Увеличение степени разветвленности и снижение молекулярной массы повышает их детонационную стой кость. По детонационной стойкости нафтены превосходят парафи новые углеводороды, но уступают ароматическим углеводородам. Наибольшую чувствительность — разность между октановыми числами по исследовательскому и моторному методам — имеют олефиновые углеводороды. Чувствительность ароматических углеводородов нес колько ниже. Для парафиновых углеводородов эта разница очень мала, а высокомолекулярные низкооктановые парафиновые углево дороды имеют отрицательную чувствительность.

Антидетонационные свойства бензинов, получаемых различными технологическими процессами, определяются входящими в их состав углеводородами. Самую низкую детонационную стойкость имеют бензины прямой перегонки, состоящие, в основном, из парафиновых углеводородов нормального строения, причем она снижается с повышением температуры конца кипения. Октановые числа, опреде ляемые по моторному методу прямогонных фракций, выкипающих до 180 °С, обычно составляют 40-50 ед. Детонационная стойкость фракций с температурой начала кипения 85 °С несколько выше — 65-70 ед. Исключение составляют прямогонные бензины, получаемые из нефтей нафтенового основания (сахалинские, азербайджанские и др.), их октановые числа достигают 71-73 ед. Однако ресурсы этих нефтей весьма ограничены.

Для повышения октановых чисел прямогонных бензинов их под вергают каталитическому риформингу.

Для повышения октановых чисел товарных бензинов используют также специальные антидетонационные присадки и высокооктановые компоненты.

Вкачестве альтернативы алкилсвинцовым антидетонаторам для повышения детонационной стойкости автомобильных бензинов в России допущены и используются при производстве бензинов органические соединения марганца, железа, ароматические амины. Широкое распространение в России и за рубежом при производ стве высокооктановых бензинов получил метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). МТБЭ имеет октановые числа смешения: 115-135 по иссле довательскому методу и 98-110 по моторному.
Теплота сгорания. 

Этот показатель во многом определяет мощностные и экономические показатели работы двигателя. Он осо бенно важен для авиационных бензинов, так как оказывает влияние на удельный расход топлива и на дальность полета самолета. Чем выше теплота сгорания, тем меньше удельный расход топлива и больше дальность полета самолета при одном и том же объеме топливных баков.

Для авиационных бензинов регламентируется низшая теплота сгорания.

Теплота сгорания зависит от углеводородного состава бензинов, а для различных углеводородов она, в свою очередь, определяется соотношением углерод:водород. Чем выше это соотношение, тем ниже теплота сгорания. Наибольшей теплотой сгорания обладают парафиновые углеводороды и соответственно бензины прямой пере гонки и алкилбензин, наименьшей — ароматические углеводороды и содержащие их бензины каталитического риформинга.
Химическая стабильность. 

Этот показатель характеризует спо собность бензина сохранять свои свойства и состав при длительном хранении, перекачках, транспортировании или при нагревании впус кной системы двигателя. Химические изменения в бензине, проис ходящие в условиях транспортирования или хранения, связаны с окис лением входящих в его состав углеводородов. Следовательно, хими ческая стабильность бензинов определяется скоростью реакций окисления, которая зависит от условий процесса и строения окис ляемых углеводородов.

При окислении бензинов происходит накопление в них смолистых веществ, образующихся в результате окислительной полимеризации и конденсации продуктов окисления. На начальных стадиях окисления содержание в бензине смолистых веществ невелико и они полностью растворимы в нем. По мере углубления процесса окисления количество смолистых веществ увеличивается и снижается их растворимость в бензине. Накопление в бензинах продуктов окисления резко ухудшает их эксплуатационные свойства. Смолистые вещества могут выпадать из топлива, образуя отложения в резервуарах, трубопроводах и др. Окисление нестабильных бензинов при нагревании во впускной системе двигателя приводит к образованию отложений на ее элементах, а также увеличивает склонность к нагарообразованию на клапанах, в камере сгорания и на свечах зажигания. Содержащиеся в бензинах неуглеводородные компоненты также влияют на их химическую стабильность. Наибольшей склонностью к окислению обладают бензины термического крекинга, коксования пиролиза, каталитического крекинга, которые в значительных количествах содержат олефиновые и диолефиновые углеводороды. Бензины каталитического риформинга, прямогонные бензины, алкилбензин химически стабильны. Для обеспечения требуемого уровня химической стабильности в автомобильные бензины, содержащие нестабильные компоненты, разрешается добавлять антиокислительные присадки Агидол-1 или Агидол-12.В авиационные бензины введение антиокислителя обяза тельно для стабилизации ТЭС.
Склонность к образованию отложений и нагарообразованию. 

Применение автомобильных бензинов, особенно этилированных, сопровождается образованием отложений во впускной системе двигателя, в топливном баке, на впускных клапанах и поршневых кольцах, а также нагара в камере сгорания. Наиболее интенсивное образование отложений происходит на деталях карбюратора: на дрос сельной заслонке и вблизи нее, в воздушном жиклере и жиклере холостого хода. Образование отложений на указанных деталях при водит к нарушению регулировки карбюратора, уменьшению мощности и ухудшению экономичности работы двигателя, увеличению токсич ности отработавших газов. Образование отложений в топливной сис теме частично зависит от содержания в бензинах смолистых веществ, нестабильных углеводородов, неуглеводородных примесей, от фракционного и группового состава, которые определяют «моющие свойства» бензина. Однако в большей степени этот процесс определяется конструктивными особенностями двигателя.
Эксплуатационные требования. 

Автомобильные и авиационные бензины должны быть химически нейтральными и не вызывать коррозию металлов и емкостей, а продукты их сгорания — коррозию деталей двигателя. Коррозионная активность бензинов и продуктов их сгорания зависит от содержания общей и меркаптановой кислотности, содержания водорастворимых кислот и щелочей, присутствия воды. Эти показатели нормируются в технической документации на бензины.

Эффективным средством защиты от коррозии топливной аппаратуры является добавление в бензины специальных антикоррозийных или многофункциональных присадок.
Экологические требования. 

Непрерывный рост автомобильного транспорта в развитых странах, где плотность автомобилей достигла 10-20 ед. на 1 кв. км, а в США их количество превысило 200 млн., привел к сильному загрязнению окружающей среды, и в первую очередь воздушного бассейна, вредными выбросами отработавших газов. По этой причине среди всех требований, предъявляемых к бензинам, на первое место выдвигаются экологические.

Загрязнение окружающей среды, связанное с применением бен зинов, может происходить на этапах транспортирования, заправки, испарения, утечки и пр. Однако основным источником загрязнения являются отработавшие газы. В их составе содержится более 300 соединений, наносящих вред окружающей среде и здоровью человека. Среди экологических показателей бензинов важнейшим является содержание в них соединений свинца. Это связано не только с высокой токсичностью этилированных бензинов и продуктов их сгорания, но и с возможностью применения каталитических систем нейтрализации отработавших газов, так как продукты сгорания свинца отравляют катализатор. Поэтому одной из первоочередных экологических задач в области производства бензинов является сокращение или полный отказ от применения этиловой жидкости. В США и ряде европейских стран применение этилированных бензинов запрещено законом. Переход на производство и применение неэтилированных бензинов позволит не только снизить выбросы в атмосферу высокотоксичных соединений свинца, но и даст возможность оборудовать автомобили ката литическими системами нейтрализации отработавших газов и до минимума сократить токсичность последних.

Состав бензина, физические и химические свойства

Автор admin На чтение 5 мин. Просмотров 6.2k.

В качестве топлива для большинства легковых автомобилей применяется бензин. Это смесь углеводородов, имеющих температуру кипения от 30 до 205 градусов Цельсия. Помимо углеводородов в составе бензина имеются примеси, содержащие азот, серу и кислород.

В зависимости от количества тех или иных соединений автомобильный бензин делится на разные марки, имеющие несколько различные эксплуатационные свойства:

• АИ-92;
• АИ-95;
• АИ-98.

С ужесточением экологических требований бензины, имеющие более низкое октановое число, такие как А-76 или АИ-80, а, следовательно, более «грязный» химический состав, в настоящее время не производятся.

Основные свойства

Основные свойства бензина – его химический состав, способности к испарению, горению, воспламенению, образованию отложений, а также коррозионная активность и стойкость к детонации.

Физико-химические свойства бензина варьируются в зависимости от того, какие углеводороды и в каких пропорциях в нем содержатся. Температура замерзания бензина достигает –60 градусов по Цельсию, в случае применения специальных присадок можно понизить это значение до –71 градуса. Бензин активно испаряется при температуре выше 30 градусов, и с повышением температуры испарение происходит интенсивнее. Когда концентрация его паров в воздухе достигает 74 – 123 граммов на кубический метр, образуется взрывоопасная смесь.

Фракционный состав бензина напрямую влияет на эксплуатационные свойства. При производстве важно добиться правильного соотношения легких и тяжелых фракций, чтобы, с одной стороны, обеспечить достаточно высокую испаряемость при низких температурах, а с другой – не допустить перебоев в работе мотора из-за образования паровых пробок в топливопроводе, которые могут возникнуть вследствие интенсивного испарения большого количества легких фракций. В связи с этим бензины, применяющиеся в местах с жарким климатом и в районе полярного круга, имеют разный химический состав для того, чтобы обеспечить необходимые эксплуатационные свойства.

Получить бензин можно несколькими способами: прямой перегонкой нефти и отбором определенных фракций (такой способ применялся в начале эры автомобилизации), в середине прошлого века стали применять крекинг и риформинг. Основная составляющая бензина, полученного путем прямой перегонки, – цепочки алканов. При крекинге и риформинге они преобразуются в разветвленные алканы и ароматические соединения.

Два последних способа позволяют получить высокооктановое топливо марок АИ-92, 95 и выше.

Октановое число

Название марки бензина состоит из буквенно-цифрового обозначения. Буквы А или АИ указывают на метод определения октанового числа:

1. моторный (А)
2. исследовательский (АИ)

а цифра определяет октановое число (92, 95 и т.д.).

Значение октанового числа указывает на такое свойство, как стойкость бензина к детонации. Цифра эта относительная. В качестве эталона принимается изооктан, детонационная стойкость которого очень высока и принимается равной 100. Шкала октанового числа была предложена в начале прошлого века. Оно определялось содержанием изооктана в смеси с нормальным гептаном (его детонационная стойкость очень низкая и принимается равной нулю). Соответственно, бензин марки АИ-92 эквивалентен по своей устойчивости к детонации 92-процентной смеси изооктана с гептаном, АИ-95 – 95% и так далее. Октановое число может быть и больше 100, если антидетонационные свойства топлива еще выше, чем у чистого изооктана.

Это значение очень важно, поскольку детонация приводит к быстрому разрушению цилиндро-поршневой группы. Объясняется это скоростью распространения фронта пламени – до 2,5 км/с, тогда как в нормальных условиях пламя распространяется со скоростью не более 60 м/с.

Чтобы повысить антидетонационные свойства, можно либо добавить присадки, содержащие соединения свинца (тетраэтилсвинец), либо изменить фракционный состав при получении. Первый способ получает с легкостью получить из бензина АИ-92 АИ-95, или 98, однако в настоящее время от него отказались. Поскольку, хотя такие присадки значительно повышают эксплуатационные свойства топлива и имеют низкую себестоимость, они так же весьма ядовиты и на экологию оказывают куда более губительное воздействие, чем чистый бензин, а также разрушают каталитический нейтрализатор автомобиля (температура сгорания этилированного бензина выше, чем у неэтилированного, в результате керамические элементы нейтрализатора попросту спекаются, и устройство выходит из строя).

В качестве присадок могут быть использованы и другие соединения, менее токсичные, такие как этиловый спирт или ацетон. Например, если добавить 100 мл спирта в литр бензина АИ-92, то октановое число увеличится до 95. Однако применение таких присадок экономически невыгодно.

Химическая стабильность

Рассматривая химические свойства бензина, следует основной упор сделать на то, насколько долго состав углеводородов останется неизменным, поскольку при длительном хранении более легкие соединения испаряются, и эксплуатационные свойства сильно ухудшаются. Особенно остро эта проблема стоит в том случае, если из топлива с меньшим октановым числом (например, АИ-92) получили бензин более высокой марки (АИ-95) путем добавления в его состав пропана или метана. Их антидетонационные свойства выше, чем у изооктана, но и испаряются они очень быстро.

Государственный стандарт требует, чтобы химический состав бензина любой марки, будь то АИ-92, 95 или 98 оставался неизменным не менее пяти лет при соблюдении правил хранения. Однако на деле зачастую даже только что купленное горючее уже имеет октановое число ниже заявленного (например, не 95, а 92). Виной тому недобросовестность продавцов, добавляющих сжиженный газ в резервуары с топливом, срок хранения которого истек, и состав не соответствует ГОСТу. Как правило, к одному и тому же бензину добавляют разное количество газа, чтобы получить октановое число, равное 92 или 95. Очевидным подтверждением подобных ухищрений служит сильный запах газа на АЗС. Вполне вероятно, что эксплуатационные свойства такого бензина заметно ухудшатся прямо на глазах, до того времени, как опустеет топливный бак.

Мне нравится3Не нравится1

Что еще стоит почитать

Характеристики бензина

ГК Трэйд-Ойл > Статьи на тему: автомобильный бензин > Характеристики бензина

Основным эксплуатационным свойством всех бензинов является детонационная стойкость. Детонация — процесс быстрого сгорания рабочей смеси с образованием в камере сгорания ударных волн. Она приводит к прогоранию поршней и выпускных клапанов. К внешним признакам детонации относятся: характерный металлический стук, вибрация, черный цвет отработавших газов, перепады в работе двигателя.

Первым признаком детонации является резкий звонкий стук в двигателе. Многие автолюбители считают, что это стучат поршневые пальцы. Однако, на самом деле, причиной стука являются вибрации деталей двигателя вызываемая ударной волной. Детонация возникает вследствие: несоответствия вида бензина степени сжатия двигателя (слишком низкое октановое число), раннее зажигание, большое количество нагара в камере сгорания, работа двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке, а также низкой частоте вращения коленчатого вала.

Детонационные свойства оцениваются октановым числом. Это число определяется двумя методами — исследовательским и моторным. Как правило, в обозначении бензина вместе с октановым числом пишется и метод, по которому оно определено. Например, буква И — исследовательский. Чем выше октановое число, тем больше стойкость к детонации, а значит больше мощность, а также экономичность.

Высокооктановые бензины получают двумя способами. Первый сложнотехнологический, при котором увеличивают долю высокооктановых компонентов при производстве (неэтилированный бензин). Второй, добавка к бензину тетраэтилсвинца (этилированный бензин). Этот способ более простой и дешевый. В развитых странах практически не используется.

Заливая к себе в бак этилированный бензин, будьте внимательны. Тетраэтилсвинец (а за границей еще и тетраметилсвинец) существенно повышает детонационную стойкость, для чего его, собственно говоря и добавляют.Однако, на автомобилях, оснащенных лямбдазондом и катализатором, поскольку свинец быстро приведет к их поломке.

Маркировка бензина

В нашей стране производят бензины следующих марок: А-72, А-76, А-80, АИ-91, АИ-92, АИ-93, АИ-95 и АИ-98. Есть этилированные, малоэтилированные, неэтилированные, летних, зимние сорта. Этилированные сорта специально окрашивают. Например, А-72 – розовый, А-76 –желтый, АИ-93 -оранжево-красный, а АИ-98 — синий. За границей две основные марки: «Премиум» (1-й сорт, октановое число 97-98) и «Регуляр» (2-й сорт, октановое число 90-94). В Англии и США, а также некоторых других странах выпускается бензин марки«Супер», в котором октановое число 99-102.

Где лучше применять?

Для легковых иномарок используйте бензин с октановым числом не менее 91-92. В машинах, произведенных в 90-е годы, лучше применять топливо с октановым числом не менее 94.

Качество бензина, определяется еще и уровнем загрязненности примесями, кислотами, щелочами, органическими соединениями, сернистыми соединениями. Бензины производимые на постсоветском пространстве часто имеют пониженное качество по указанным выше параметрам. Поэтому топливная система должна быть обязательно оборудована фильтром тонкой очистки, менять который нужно каждые 10000 — 15000 км. Полезно раз в год полностью промыть бак. Для двигателей с впрыском и катализатором используйте бензин не хуже чем АИ-95 неэтилированный или малоэтилированный.

Условия хранения

При длительном хранении бензина его качество ухудшается, поскольку смолы, содержащиеся в нем, образуют соединения коричневого цвета, которые оседают на всех деталях, что сказывается на их износе.

На процессы окисления бензина оказывает влияние ряд факторов. Медь и ее сплавы его ускоряют. Бензин в баке автомобиля, где имеются латунные заборная трубка и фильтрующая сетка, окисляется быстрее, чем в железной канистре. Способствует окислению и свободный доступ воздуха к топливу. В летний период процессы окисления протекают значительно быстрее.

При долгом хранении этилированного бензина в неплотно закрытой емкости уходит легколетучий бромистый этил. Это вещество, которое входит в состав этиловой жидкости и выводит оксиды свинца. Через какое-то время бромистого этила может остаться в бензине так мало, что он не сможет выводить свинец. Это значит, что в двигателе будет больше нагара.

Топливо эффективнее хранить в плотно закрытой таре и в прохладном месте. Здесь пригодятся канистры и аналогичные им емкости. В средней климатической зоне бензин может храниться в плотно закрытых канистрах без существенной потери качества до 12 месяцев, а в баке автомобиля — не более 6 месяцев. Для северных районов сроки увеличиваются в 1,5-2 раза, а для южных — сокращаются вдвое.

свойств бензина с течением времени | Агентство по охране окружающей среды США

Эта веб-страница предоставляет общественности данные о свойствах бензинового топлива и о том, как они менялись с течением времени из-за стандартов EPA и изменений в динамике рынка. Результаты составлены на основе данных, предоставленных EPA нефтеперерабатывающими предприятиями, производителями бензина и импортерами для проверки соответствия нашим стандартам качества бензинового топлива.

Анализ и представление данных о свойствах бензина обеспечиваются двумя следующими отчетами:

Важные примечания относительно данных:

• Данные показывают, как свойства бензина изменились в связи с внедрением топлива EPA стандарты качества с течением времени, а также изменения на рынке.См .: Что показывают данные
• Свойства бензина после 2005 г. были скорректированы с учетом последующего смешивания этанола, чтобы лучше показать свойства бензина при розничной продаже. См .: Как данные были скорректированы и представлены в отчете
• Сводные данные о характеристиках бензина за период с 1995 по 2016 год представлены на вкладках:
• Хотя эти цифры рассчитаны на основе данных, взятых из отчетов о соответствии, представленных нефтеперерабатывающими предприятиями, приведенные здесь цифры не представляют фактическую информацию о соответствии, используемую для определения того, выполнила ли какая-либо конкретная регулирующая сторона свои законодательные и нормативные требования.

Если у вас есть вопросы или вы запрашиваете информацию, обратитесь в соответствующую службу поддержки или справочную службу на странице «Поддержка и помощь».

О данных

• Эта веб-страница предоставляет общественности приблизительные средние розничные характеристики бензинового топлива и их тенденции с течением времени из-за
  • Стандарты EPA
  • рыночные сдвиги
• Данные, представленные здесь, собраны EPA из
  • рафинеры
  • смесители бензиновые
  • импортеров
• Данные передаются в EPA по каждой партии бензина, произведенной на нефтеперерабатывающем заводе, смешанной на терминалах или импортированной в США.S., и продается в США.
  • не распространяется на бензин экспортируемый
  • не включает бензин, продаваемый в Калифорнии
• Этот набор данных представляет собой наиболее точный и полный набор данных, доступных для качества бензина в США.
  • Данные за 1995–2005 годы уже были опубликованы на основе предыдущего отчета ¹ и повторно опубликованы вместе с новыми данными о свойствах бензина за 2006–2015 годы
• Данные партии представлены как измеренные на нефтеперерабатывающем заводе / импортере, а не на розничной станции, поэтому мы скорректировали результаты, чтобы приблизить фактические характеристики топлива для розничной торговли, как описано на вкладке «Как данные были скорректированы и представлены», чтобы учесть для последующего смешивания этанола
• Поскольку большая часть данных поступает с нефтеперерабатывающих заводов, а рынок бензина, обслуживаемый каждым нефтеперерабатывающим заводом, является неопределенным и изменчивым, мы не можем использовать эти данные, чтобы делать выводы о свойствах бензина на каком-либо конкретном розничном рынке в любой конкретный момент времени

Прочие данные

• Существуют другие данные, которые также характеризуют свойства бензина
  • Исследование реформулированного бензина (RFG) проводится каждый год и сообщается в Агентство по охране окружающей среды.
    • Это крупное исследование розничной торговли, в ходе которого собираются данные о различных свойствах топлива для тысяч образцов топлива, собираемых каждый год на станциях розничной торговли в регионах РФГ по всей стране.
    • Однако он ограничен только пробами бензина, собранными в зонах RFG, а не в зонах обычного бензина
  • Исследования розничной торговли, проведенные Ассоциацией автопроизводителей (AAM), и предыдущие исследования топлива, проведенные TRW
    • Это точечные исследования, в которых отбирается небольшая часть всего бензина, проданного в розницу, за пару точек времени в год

Что показывают данные

• Данные показывают, как изменились свойства бензина из-за внедрения стандартов качества топлива Агентства по охране окружающей среды с течением времени, а также изменений на рынке
  • Программа RFG
    • Действовали в 1995 и 1998 годах
    • По сравнению с базовыми характеристиками бензина 1990 года (представленными в диаграммах) программа RFG вызвала снижение RVP, серы, бензола, ароматических углеводородов, T50 и T90, в то же время вызвав увеличение использования оксигенатов
  • Стандарты серы Уровня 2 и начало Стандартов серы Уровня 3
    • Уровень 2 Вводится поэтапно в период с 2004 по 2006 год, хотя положения об усреднении, банковском обслуживании и торговле послужили стимулом для нефтеперерабатывающих предприятий к началу сокращения их содержания серы в бензине до 2004 года, а некоторые небольшие исключения для нефтепереработчиков продолжались до 2011 года.
    • Уровень 2 привел к снижению среднего содержания серы в бензине с примерно 260 частей на миллион (частей на миллион) до примерно 30 частей на миллион
    • Уровень 3 вступил в силу 1 января 2017 года, хотя, чтобы воспользоваться преимуществами досрочного кредитования, нефтепереработчики уже снижали уровни серы в 2014 и 2015 годах.
    • Уровень 3 уже привел к падению среднего уровня серы в бензине ниже 30 частей на миллион в 2014 и 2015 годах, и ожидается, что к 2020 году он продолжит неуклонно снижаться до 10 частей на миллион
    • Сопутствующие эффекты десульфуризации бензина
      • Восстановление олефинов
      • Увеличение РВП
        • В соответствии с программой RFG бензин с низким содержанием серы позволяет нефтеперерабатывающим предприятиям увеличивать RVP при сохранении тех же общих экологических характеристик
        • Это, наряду с сокращением количества зон с низким RVP и RFG, привело к небольшому увеличению летнего RVP со временем.
  • Программа по изучению токсичных веществ в воздухе передвижных источников (MSAT2)
    • Положения о сокращении бензола MSAT2 начали действовать в 2011 году, хотя нефтеперерабатывающие предприятия начали снижать уровень содержания бензола в бензине в 2007 году, чтобы получить ранние кредиты
    • Вызывает снижение среднего уровня бензола в обычном бензине примерно с 1.От 15 об.% До примерно 0,60 об.%
    • Программа MSAT2 вызвала снижение уровня бензола в обычном бензине почти до тех же уровней, что и в бензине с новой формулой
  • Программа стандартов возобновляемого топлива (RFS)
    • Начато в 2006 году и привело к добавлению гораздо большего количества этанола в бензиновый пул, так что к 2013 году почти весь бензин содержал 10 об.% Этанола.
    • Из-за использования этанола массовый процент кислорода в бензине значительно увеличился.
    • Этанол с высоким октановым числом также позволил значительно снизить содержание ароматических веществ в бензине.
    • Другие прямые эффекты смешивания с этанолом описаны на вкладке «Как данные были скорректированы и представлены в отчете».
• Первоначально программа RFG привела к тому, что RFG имел очень разные топливные свойства по сравнению с обычным бензином — реализация последующих топливных программ привела к тому, что обычный бензин и RFG стали очень похожими по свойствам топлива.
  • Основное различие между RFG и обычным бензином заключается в том, что летом RFG имеет гораздо более низкую RVP, чем большинство обычных бензинов
• Рынок также вызвал изменения в качестве топлива
  • Как видно из значений плотности по API и значений E300, бензин со временем становится «легче», поскольку более тяжелые углеводороды, ранее добавляемые в бензиновый пул нефтеперерабатывающими заводами, были перемещены в дистиллятный пул для удовлетворения растущего спроса на эти продукты.
  • Увеличенное смешивание этанола также сыграло роль в этом изменении плотности в градусах API и E300

Как корректировались данные

• Необходимость корректировки данных
  • RFG сообщается как смесь с этанолом, тогда как обычный бензин (CG) обычно не
  • Необходимы корректировки пула CG, чтобы характеристики бензинового топлива соответствовали CG, продаваемому в розницу
  • Корректировки были внесены в данные CG за 2006 год и позже, но не в данные CG за 2005 год и ранее, потому что до 2006 года этанол в CG использовался мало.
    • Увеличение использования этанола в 2006 г. связано с внезапным прекращением использования метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ)
  • Какой бензин регулировал
    • Партии, представленные в EPA как обычные смеси для смешивания оксигенатов (CBOB), были скорректированы с учетом того, что денатурированный этанол был примешан к CBOB в количестве 10 об.%
    • Объем этанола, смешанного с остальной частью пула CG, оценивается
      • Объем этанола, добавленного в пулы RFG и CBOB, был подсчитан и сравнен с общим объемом этанола, добавленного в пул бензина, по данным Управления энергетической информации (EIA) за каждый год
      • Предполагалось, что разница будет включена в пул CG
    • Указанный объем бензина был увеличен, чтобы включить объем этанола, смешанного после нефтеперерабатывающего завода.
• Как были внесены корректировки для учета добавления этанола
  • Сера, олефины, ароматические углеводороды и бензол были скорректированы с учетом того, что они были восстановлены простым разбавлением.Эти свойства были снижены путем умножения параметра бензина на 0,902 — корректировки только для этанольной части денатурированного этанола.
    • Денатурант предполагался бензином или бензином, например
  • Прочие корректировки, обусловленные неидеальным поведением этанола при смешивании
    • RVP было скорректировано с использованием уравнения: RVP (E10) = RVP (E0) + 6,2371 * RVP (E0) ^-0,794
    • E200 был скорректирован с использованием уравнения: E200 (E10) = 0.6988 * E200 (E0) + 23.182
    • E300 был скорректирован с использованием уравнения: E300 (E10) = 0,8681 * E300 (E0) + 12,874
    • Плотность в градусах API была скорректирована с использованием уравнения: плотность в градусах API (E10) = 0,8251 * плотность в градусах API (E0) +9,5272
    • Корректировки для RVP, E200, E300 и удельного веса API были сделаны на основе статистического анализа данных, полученных в ходе исследования смешения этанола Американского института нефти (API) ²

Как представлялись данные

• Для результатов на основе данных партии, представленных здесь, каждое значение свойства является средневзвешенным по объему, основанным на объемах, указанных для каждой партии
• Отчетность по содержанию кислорода в процентах по массе изменена в 2006 г.
  • До 2006 г. средние значения содержания кислорода в процентах по массе рассчитывались только тогда, когда сообщалось значение содержания кислорода в процентах, превышающее ноль.Все массовые процентные содержания оксигенатов (этанол, МТБЭ, ТАМЭ и т. Д.) Были рассчитаны как группа, основанная на наличии заявленного значения кислорода, которое было больше нуля
  • Начиная с 2006 г., процентное содержание кислорода в массовых процентах указывается как среднее значение для всего парка бензинов для каждой подкатегории типа бензина / сезона
• Отчетность данных T50 и T90
  • T50 и T90 не сообщаются, начиная с 2006 г., из-за неполной отчетности и отсутствия информации о партиях, подлежащих корректировке с учетом содержания этанола.E200 и E300 данные полные
• Ошибки в данных
  • Как и в любом наборе данных такого масштаба, в отчетах есть ошибки даже после значительных усилий по контролю качества со стороны EPA, чтобы найти и исправить предполагаемые ошибки или упущения
  • Если при сборке этих данных было обнаружено, что значение свойства вызывает сомнения, мы исключили данные из анализа, чтобы избежать потенциального искажения набора данных
  • Объем пропущенных данных составляет очень незначительную часть всего набора данных

Каталожные номера:
1.Определение возможных диапазонов свойств смесей этанола среднего уровня, Американский институт нефти; 23 апреля 2010 г.

Описание бензина

— Управление энергетической информации США (EIA)

Бензин — нефтепродукт

Бензин — это топливо, получаемое из сырой нефти и других жидких углеводородов. Бензин в основном используется в качестве моторного топлива в транспортных средствах. Нефтеперерабатывающие и смесительные предприятия производят автомобильный бензин для продажи на розничных автозаправочных станциях.

Большая часть бензина, производимого нефтеперерабатывающими заводами, на самом деле представляет собой необработанный бензин (или его смеси). Бензиновые смеси требуют смешивания с другими жидкостями для получения готового автомобильного бензина, который отвечает основным требованиям к топливу, подходящему для использования в двигателях с искровым зажиганием.

НПЗ США производят немного готового автомобильного бензина. Однако большая часть готового автомобильного бензина, продаваемого в Соединенных Штатах, фактически производится на терминалах смешения, где смешиваются смеси бензина, готовый бензин и топливный этанол для производства готового автомобильного бензина различных марок и составов для использования потребителями.Некоторые компании также добавляют моющие средства и другие добавки в бензин перед доставкой в ​​розничные точки.

Смесительные терминалы более многочисленны и рассредоточены, чем нефтеперерабатывающие заводы, и на них есть оборудование для заправки автоцистерн, которые транспортируют готовый автомобильный бензин к розничным точкам.

Большая часть готового автомобильного бензина, продаваемого в настоящее время в Соединенных Штатах, содержит около 10% топливного этанола по объему. Этанол добавляется в бензин в основном для удовлетворения требований Стандарта на возобновляемые источники топлива, который предназначен для сокращения выбросов парниковых газов и количества нефти, которую Соединенные Штаты импортируют из других стран.

Бензин различается по марке

Некоторые компании имеют разные названия этих марок бензина, такие как неэтилированный, супер, или супер премиум, , но все они указывают октановое число, которое отражает антидетонационные свойства бензина. Более высокое октановое число приводит к более высоким ценам.

Бензонасос, показывающий различные марки бензина

Источник: стоковая фотография (защищена авторским правом)

До 1996 года свинец добавляли в бензин в качестве смазочного материала для уменьшения износа клапанов двигателя.К 1996 году этилированный бензин был полностью исключен из топливной системы США. Производители рекомендуют сорт бензина для использования в каждой модели автомобиля.

Бензин также различается по составу

Помимо различных марок автомобильного бензина, состав бензина может различаться в зависимости от места продажи и сезона года. Федеральные и государственные программы по контролю за загрязнением воздуха, нацеленные на снижение содержания окиси углерода, смога и токсинов в воздухе, требуют использования оксигенированного, измененного состава и низколетучих бензинов.В некоторых регионах страны требуется использовать бензин со специальной формулой для снижения определенных выбросов, и состав может измениться в зимние и летние месяцы. Эти специфические требования означают, что бензин не является однородным продуктом в масштабах всей страны. Бензин, произведенный для продажи в одном районе США, может не иметь разрешения на продажу в другом районе.

Бензин меняется по сезонам.

Основное отличие зимнего бензина от летнего — давление паров.Давление паров бензина важно для правильной работы автомобильного двигателя. В зимние месяцы давление паров должно быть достаточно высоким для легкого запуска двигателя. Летом во многих районах требуется более низкое давление пара, чтобы уменьшить загрязнение воздуха.

Бензин легче испаряется в теплую погоду, выделяя больше летучих органических соединений, которые способствуют проблемам со здоровьем и образованию приземного озона и смога. Чтобы сократить загрязнение окружающей среды, Агентство по охране окружающей среды США требует от нефтепереработчиков снижать давление паров бензина в летние месяцы.

Характеристики бензина зависят от типа используемой сырой нефти и установки нефтеперерабатывающего завода, на котором производится бензин. На характеристики бензина также влияют другие ингредиенты, которые могут быть включены в смесь, например этанол. Большая часть автомобильного бензина, продаваемого в Соединенных Штатах, содержит некоторое количество топливного этанола.

Последнее обновление: 5 марта 2020 г.

Бензин — обзор | Темы ScienceDirect

II Бензин

В основном автомобильный бензин используется в качестве топлива для автомобилей и легких грузовиков для использования на шоссе.Меньшие количества используются для езды по бездорожью, лодок, прогулочных транспортных средств, различных ферм и другого оборудования.

Характеристики топлива должны соответствовать требованиям к топливу двигателя для достижения желаемой производительности. В результате бензин и двигатель — взаимозависимые партнеры. Двигатель не был разработан без учета бензина, доступного на рынке, и наоборот. Партнерство стало триумвиратом в последние десятилетия 20-го века, поскольку экологические соображения начали изменять как конструкцию двигателя, так и характеристики бензина.

Природный бензин или нафта имеет низкое октановое число, поэтому его необходимо улучшать методами риформинга. На более сложных этапах негазолиновые компоненты сырой нефти превращаются в бензин (процессы крекинга), а молекулы бензина перестраиваются для улучшения их характеристик.

II.A Состав

Бензин представляет собой сложную смесь сотен углеводородов. Углеводороды различаются по классам — парафины, олефины, нафтены и ароматические углеводороды — и в пределах каждого класса по размеру.Смесь углеводородов (и оксигенатов) в бензине определяет его физические свойства и рабочие характеристики двигателя.

Бензин производится в соответствии с ограничениями свойств, указанными в спецификациях и нормах, а не для достижения определенного распределения углеводородов по классам и размерам. Но в той или иной степени пределы свойств определяют химический состав. Например, летучесть бензина выражается кривой его дистилляции. Каждый отдельный углеводород кипит при определенной температуре, называемой его точкой кипения, и, как правило, температура кипения увеличивается с размером молекулы.Следовательно, требование кривой дистилляции эквивалентно требованию определенного распределения углеводородов с диапазоном размеров.

Самый распространенный способ охарактеризовать размер молекулы — это молекулярная масса. Для углеводорода альтернативным способом является число атомов углерода — число атомов углерода в его молекулярной структуре. Бутан, например, имеет молекулярную массу 58 г / моль и углеродное число 4 (C ₄ ). На рисунке 19 показано распределение углеродных чисел типичного бензина.Обратите внимание, что диапазон размеров находится в диапазоне от C ₄ до C ₁₂ с наиболее распространенным размером C ₅ и средним размером C _6,8 . Октановое число — еще один пример того, как пределы свойств определяют химические пределы. RON углеводородов для того же числа атомов углерода в молекуле составляет

РИСУНОК 19. Распределение числа атомов углерода в бензине.

ароматические углеводороды> изопарафины> нафтены> олефины> нормальные парафины

RON изооктана (2,2,4-триметилпентана) по определению составляет 100, в то время как RON нормального октана меньше нуля.Другие свойства, такие как летучесть, также зависят от структуры изомера.

Нормы загрязнения воздуха и спецификации собственности были дополнены некоторыми спецификациями по составу. Первое постановление о загрязнении воздуха, связанном с бензином, ограничивало количество олефинов в бензине, продаваемом в Южной Калифорнии, путем установления максимальной спецификации по брому . Более поздние правила ограничивают количество как олефинов, так и ароматических углеводородов (и, в частности, бензола) в реформулированных бензинах.

Бензины содержат небольшие количества — менее 0,1% по объему — соединений с атомами серы, азота и кислорода в своей структуре (за исключением добавленных оксигенатов). Эти соединения либо присутствуют в сырой нефти, либо образуются в процессе очистки. Процессы очистки разрушают много азота, в частности соединения серы, но некоторые остаются в конечном топливе.

II.B Присадки к бензину

Химические вещества, растворимые в бензине, смешиваются с бензином для улучшения определенных эксплуатационных характеристик или обеспечения характеристик, не присущих бензину.Обычно их получают из нефтяного сырья, а их функции и химический состав являются узкоспециализированными. Они производят желаемый эффект в диапазоне концентраций ppm.

Ингибиторы окисления, также называемые антиоксидантами , представляют собой ароматические амины и затрудненные фенолы. Они предотвращают реакцию компонентов бензина с кислородом воздуха с образованием пероксидов или камеди . Они особенно необходимы для бензинов с высоким содержанием олефинов. Перекиси могут ухудшить антидетонационные свойства и разрушить пластмассовые или эластомерные детали топливной системы, растворимые камеди могут привести к образованию отложений в двигателе, а нерастворимые камеди могут забить топливные фильтры.Запрещение окисления особенно важно для топлива, используемого в современных транспортных средствах с впрыском топлива, поскольку их конструкция рециркуляции топлива может подвергать топливо более высоким температурам и стрессу от воздействия кислорода.

Ингибиторы коррозии представляют собой карбоновые кислоты и карбоксилаты. Объекты — резервуары и трубопроводы — системы распределения и сбыта бензина построены в основном из стали без покрытия. Ингибиторы коррозии предотвращают ржавление или коррозию этих объектов свободной водой в бензине.Когда бензин заправлен в автомобиль, ингибиторы коррозии становятся менее важными. Металлические детали в топливных системах современных автомобилей изготавливаются из коррозионно-стойких сплавов или из стали, покрытой антикоррозийными покрытиями.

Дезактиваторы металлов представляют собой хелатирующие агенты — химические соединения, которые захватывают определенные ионы металлов. Более активные металлы, такие как медь и цинк, эффективно катализируют окисление бензина. Эти металлы не используются в большинстве систем распределения бензина и топлива транспортных средств.Однако, когда они присутствуют, дезактиваторы металлов подавляют их каталитическую активность.

Деэмульгаторы являются производными полигликоля. Эмульсия — это стабильная смесь двух взаимно нерастворимых материалов. Бензин-водная эмульсия может образоваться, когда бензин проходит через поле с высокой скоростью сдвига центробежного насоса, если бензин загрязнен свободной водой. Деэмульгаторы улучшают водоотделительные свойства бензина, предотвращая образование стабильных эмульсий.

Антидетонационные соединения представляют собой алкилы свинца — тетраэтилсвинец (TEL) и тетраметилсвинец (TML) — и метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца (MMT). Антидетонационные составы повышают антидетонационные качества бензина. Поскольку количество необходимых присадок невелико, они представляют собой недорогой метод увеличения октанового числа, чем изменение химического состава бензина.

Переход с этилированного на неэтилированный бензин приводит к определенным проблемам с седлами выпускных клапанов старых некаталитических автомобилей.Для решения этой проблемы в неэтилированный бензин могут быть добавлены присадки, вызывающие рецессию седла клапана (VSR); Эти присадки обычно содержат соединения калия, фосфора или марганца, которые доказали свою эффективность в качестве замены свинца при защите выпускных клапанов старых автомобилей. Из добавок VSR только добавки на основе марганца также действуют как улучшители октанового числа.

Добавки для контроля отложений (DC) — первая добавка этого класса. Они были представлены в 1970 году и основывались на химии полибутенаминов и использовались в сочетании с маслом-носителем.Хотя они должны использоваться в более высоких концентрациях, чем детергенты-диспергаторы, добавки постоянного тока обеспечивают преимущества во всей системе впуска двигателя. Они очищают и содержат в чистоте корпус дроссельной заслонки и верхние части карбюратора, топливные форсунки, впускной коллектор, впускные каналы и впускные клапаны.

Противогололедные добавки — это поверхностно-активные вещества, спирты и гликоли. Они предотвращают образование льда в карбюраторе и топливной системе. Потребность в этой добавке исчезает, поскольку автомобили с системами впрыска топлива заменяют старые модели автомобилей с карбюраторами.

Красители — это маслорастворимые твердые и жидкие вещества, используемые для визуального различения партий, марок или областей применения бензиновых продуктов. Например, бензин для авиации общего назначения, который производится по другим и более строгим требованиям, окрашивается в синий цвет, чтобы отличить его от автомобильного бензина по соображениям безопасности.

Маркеры — это средство различения определенных партий бензина без очевидной визуальной подсказки. Нефтепереработчик может добавить маркер в свой бензин, чтобы его можно было идентифицировать по мере его прохождения через систему распределения.

Редукторы сопротивления представляют собой высокомолекулярные полимеры, улучшающие характеристики текучести маловязких нефтепродуктов. По мере роста затрат на энергию трубопроводы искали более эффективные способы доставки продукции. Редукторы сопротивления снижают затраты на перекачку за счет уменьшения трения между протекающим бензином и стенками трубы.

Октановое число бензина измеряется двумя следующими методами, исследовательским и моторным:

•

ASTM D 2699 — Стандартный метод испытаний на RON топлива для двигателей с искровым зажиганием.

•

ASTM D 2700 — Стандартный метод определения октанового числа двигателя (MON) топлива для двигателей с искровым зажиганием.

Октановое число бензинового топлива представляет собой среднее значение RON и MON.

II.C Бензин, насыщенный кислородом

Бензин, насыщенный кислородом, представляет собой смесь обычного бензина на углеводородной основе и одного или нескольких оксигенатов. Оксигенаты — это горючие жидкости, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Современные оксигенаты принадлежат к одному из двух классов органических молекул: спиртам и эфирам.В спиртах углеводородная группа и атом водорода связаны с атомом кислорода: ROH, где «R» представляет собой углеводородную группу. Все спирты содержат пару атомов ОН. В простых эфирах две углеводородные группы связаны с атомом кислорода; группы могут быть одинаковыми или разными: ROR или ROR ′.

Кислородные бензины имеют более низкую теплотворную способность, поскольку теплотворная способность кислородсодержащих компонентов ниже, чем у углеводородов, которые они вытесняют. Процентное снижение теплотворной способности близко к процентному содержанию кислорода в бензине.Бензин с измененным составом Federal и бензин с измененным составом фазы 2 для Калифорнии необходимо насыщать кислородом круглый год до среднего содержания кислорода около 2% по массе. В результате их теплотворная способность примерно на 2% ниже, чем у обычного бензина. Кроме того, реформулированный бензин фазы 2 Калифорнии устанавливает некоторые ограничения на температуру перегонки и содержание ароматических углеводородов, которые имеют вторичный эффект снижения плотности топлива. Это снижает теплотворную способность еще примерно на 1%.

Оксигенат регулируется EPA в США.Наиболее широко применяемыми оксигенатами являются этанол, метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) и трет-амилметиловый эфир (ТАМЭ). Этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ) может быть больше использован в будущем. Метанол был протестирован как альтернативный оксигенат, но он не является предпочтительным из-за его токсичности и высокого давления паров.

Присутствие воды и кислотных соединений может привести к ржавчине или коррозии некоторых металлических компонентов топливной системы. Дополнительная вода, растворенная в кислородсодержащих бензинах, не вызывает ржавчины или коррозии, но вода от фазового разделения бензина, насыщенного кислородом этанолом, со временем будет.

Оксигенаты могут набухать и размягчать натуральный и некоторые синтетические каучуки (эластомеры). Кислородсодержащие бензины меньше влияют на эластомеры; степень которого также зависит от углеводородного химического состава бензина, особенно от содержания ароматических углеводородов. Эффект может вызывать опасения, поскольку топливные системы содержат эластомеры в шлангах, соединителях (уплотнительных кольцах), клапанах и диафрагмах. Эластомерные материалы, используемые в современных автомобилях, были выбраны так, чтобы они были совместимы с кислородсодержащим бензином.В руководствах по эксплуатации разрешено использование бензина, насыщенного кислородом 10% по объему этанола или 15% по объему МТБЭ.

II.D Реформулированный бензин

В целях снижения выбросов от двигателей с искровым зажиганием Агентство по охране окружающей среды (EPA) и Калифорнийский совет по воздушным ресурсам (CARB) за последние 35 лет установили ряд нормативных актов для контроля свойств бензина. сократить выбросы от транспортных средств, работающих на бензине. На Рисунке 20 вкратце показаны действия.

РИСУНОК 20.Хронология правил бензина США.

Наиболее значительные изменения произошли в 1990-е годы. В 1992 году EPA потребовало снизить максимальное давление паров летнего бензина, чтобы уменьшить выбросы ЛОС в результате испарения. Они установили верхний предел давления пара на уровне 7,8 фунта на квадратный дюйм в зонах отсутствия озона в южных штатах, где средние летние температуры высоки, и на уровне 9,0 фунтов на квадратный дюйм в других местах.

В 1992 г. Калифорния Фаза 1 RFG требовалась по всей Калифорнии.Правила RFG фазы 1 устанавливают максимальное давление паров в летнее время на уровне 7,8 фунтов на квадратный дюйм для всего штата, а не только для зон, не охваченных озоном, и запрещают использование содержащих свинец добавок. Они также сделали обязательным использование присадок, предотвращающих образование отложений, на том основании, что отложения в системе впуска двигателя увеличивают выбросы.

В 1992 году EPA начало зимнюю программу оксигенации. Эта программа требует добавления оксигенатов в бензин, продаваемый в 39 регионах страны, которые не достигли национального стандарта качества окружающего воздуха для CO.Бензин в этих зонах должен содержать минимум 2,7 мас.% Кислорода, в среднем за месяцы с высоким содержанием CO.

Поправки к Закону о чистом воздухе от 1990 года предусмотрены Федеральным RFG. Федеральная фаза I RFG была введена в 1995 году. Ее необходимо использовать в девяти экстремальных или тяжелых зонах недостижения озона по всей стране. Менее тяжелые области недостижения могут принять решение по программе. Фиксированы некоторые характеристики федерального RFG фазы I. Среднее содержание бензола должно быть меньше 1 об.%, А среднее круглогодичное содержание кислорода должно быть больше 2.1% масс. В противном случае общий подход состоит в том, чтобы установить цели по сокращению выбросов от транспортных средств, а не ограничения по собственности или составу. EPA предоставило нефтепереработчикам два уравнения, которые связывают состав бензина с выбросами транспортных средств — простая модель и сложная модель . Простая модель включает меньше характеристик бензина, чем сложная модель. Простая модель использовалась только с 1995 по 1997 год. Это требует, чтобы нефтепереработчик скорректировал состав бензина, чтобы снизить среднее количество токсичных веществ на 16.5% относительно бензина по базовому сценарию 1990 года. Вместо целевого показателя ЛОС он ограничивает среднее давление пара в летнее время до 8,1 фунта на квадратный дюйм в северных штатах и ​​до 7,2 фунта на квадратный дюйм в южных штатах. Комплексная модель была необязательной с 1995 по 1997 год и обязательной с 1998 года. Она требует от нефтепереработчика корректировки состава бензина в соответствии с ограничениями по ЛОС, токсичным веществам и NO _x . Федеральная фаза II RFG, которая должна быть введена в 2000 году, продолжает ограничения фазы I на содержание бензола и кислорода и использование Комплексной модели, но требует большего сокращения выбросов ЛОС, токсичных веществ и NO _x .В таблице VI приведены сокращения выбросов, которые должны быть достигнуты для бензинов, разработанных в рамках программ Фазы I и Фазы II. Ожидается, что снижение давления пара, содержания бензола и серы — это основные стратегии, которые нефтепереработчики будут использовать для выполнения требований Комплексной модели фазы I и пределов выбросов фазы II.

ТАБЛИЦА VI. Снижение выбросов от транспортных средств в рамках федеральных программ по переработке бензина фазы I и фазы II

9 Сложная модель

	Дата вступления в силу	Снижение выбросов,% (Среднее значение по сравнению с базовым бензином НПЗ 1990 года)
		VOC	Toxics	NO x
Фаза I
Простая модель	9049 Пределы давления пара5	Без увеличения
Комплексная модель	1998	≥17,1 a , ≥36,6 b	≥16,5	≥1,5
Фаза II 8					2000	≥27,4 a , ≥29,0 b	≥21,5	≥6,8

Совет по воздушным ресурсам Калифорнии (CARB) прогнозирует, что Фаза 2 RFG сократит выбросы ЛОС на 17%, CO и Выбросы NO _x на 11% и органических токсичных веществ на 44% по сравнению с Фазой 1 RFG.Это эквивалентно удалению 3,5 миллиона автомобилей с дорог Калифорнии.

II.E Свойства бензина и тенденция

В течение 1990-х годов бензин и дизельное топливо неоднократно «изменялись», чтобы соответствовать требованиям, содержащимся в поправках к Закону о чистом воздухе 1990 года (CAAA90) и другим требованиям, инициированным государством (Таблица VI). Хотя изменения остались незамеченными большинством автомобилистов, они потребовали множества корректировок на нефтеперерабатывающих заводах и в системах распределения топлива. Нефтеперерабатывающие заводы изменили существующие процессы и инвестировали в новые, а системы хранения и распределения были модифицированы для обработки дополнительных продуктов.

Бензин с измененным составом «Фаза II», который требовался к 2000 году, является последним изменением качества топлива, определенным CAAA90, но дальнейшие изменения не за горами. Две широко разрекламированные проблемы качества топлива — удаление серы и уменьшение количества широко используемой присадки к бензину МТБЭ — указывают на новые проблемы для нефтеперерабатывающей промышленности. Агентство по охране окружающей среды США находится в процессе доработки правил, которые серьезно ограничат содержание серы в бензине (а также в дизельном топливе). Штат Калифорния уже выводит МТБЭ из бензина, и было множество предложений по ограничению его использования на национальном уровне.Поскольку это действующий закон, запрет Калифорнии на МТБЭ отражен в AEO2000. Основные недавние качественные изменения, а также предложенные, приведены в Таблице VII.

ТАБЛИЦА VII. Основные изменения качества топлива, прошлые и будущие

9049 9049 потребности в кислороде по реформулированному бензину

Более чистый бензин — это топливо, отвечающее требованиям, установленным Советом по воздушным ресурсам (ARB).Весь бензин, продаваемый в Калифорнии для использования в автомобилях, должен соответствовать этим требованиям, которые действуют с весны 1996 года. Более чистый бензин сокращает выбросы от автомобилей, образующие смог, на 15% и снижает риск рака от воздействия токсичных веществ автотранспортных средств за счет около 40%.

Основные спецификации для более чистого бензина:

1.

Пониженное содержание серы — Сера снижает эффективность каталитических нейтрализаторов. Более чистый горящий бензин позволяет каталитическим нейтрализаторам работать более эффективно и дополнительно сокращать выбросы из выхлопных труб.

2.

Пониженное содержание бензола. Известно, что бензол вызывает рак у людей. Более чистый горящий бензин содержит примерно половину бензола по сравнению с более ранним бензином, что снижает риск рака.

3.

Пониженный уровень ароматических углеводородов, которые легко вступают в реакцию с другими загрязнителями с образованием смога.

4.

Пониженный уровень олефинов, которые также легко вступают в реакцию с другими загрязнителями с образованием смога.

5.

Пониженное давление пара, которое снижает скорость испарения бензина.

6.

Две спецификации для пониженных температур перегонки, которые обеспечивают более полное сгорание бензина.

7.

Использование кислородсодержащих добавок, таких как МТБЭ или этанол, которые также помогают бензину гореть более чисто.

Подход в Европе отличается, хотя Европа также уделяет внимание сокращению выбросов загрязняющих веществ.Европейский Союз устанавливает ограничения на определенные свойства и не использует модели для расчета выбросов, такие как CAA. Это привело к меньшей гибкости для европейских нефтепереработчиков, чем для американцев.

Широкое использование МТБЭ сталкивается с серьезной проблемой. МТБЭ перемещается в воду быстрее, чем другие компоненты бензина, и прошел путь от протекающих труб и подземных резервуаров к источникам воды. МТБЭ не был классифицирован как канцероген, но было показано, что он вызывает рак у животных.По большей части, содержание МТБЭ в водоснабжении значительно ниже уровня опасности для здоровья, но это стало большой проблемой для качества воды, потому что только следовые количества вызывают неприятный запах и вкус воды. В 1999 году проблемы качества воды привели к объявлению губернатором Калифорнии о поэтапном прекращении использования МТБЭ во всем штате, а также к многочисленным законодательным предложениям как на уровне штата, так и на федеральном уровне, направленных на сокращение или отказ от использования МТБЭ в бензине. Будущее МТБЭ в Европе в настоящее время обсуждается.

Закон, запрещающий МТБЭ на национальном или государственном уровне без отмены требования CAAA90 для кислорода в RFG, вынудит нефтеперерабатывающую промышленность искать альтернативный источник кислорода. Другие одобренные EPA оксигенаты, включая ETBE и TAME, будут подходящей заменой; однако эти эфиры в некоторых отношениях похожи на МТБЭ и могут вызывать те же проблемы загрязнения подземных вод. Этанол, который в настоящее время используется в основном в качестве усилителя октанового числа и увеличения объема в традиционном бензине, будет основным кандидатом на замену МТБЭ.Считается, что этанол менее токсичен, чем эфиры, имеет высокое октановое число и пользуется значительной политической поддержкой как на уровне штата, так и на федеральном уровне.

Поскольку автомобильные выбросы и сера в топливе связаны, будут приняты более жесткие стандарты содержания серы в бензине. Сера снижает эффективность катализатора, используемого в системах контроля выбросов, увеличивая их выбросы углеводородов, CO и NO _x . В результате для правильной работы систем управления и соответствия новым стандартам Tier 2 потребуется бензин со значительно пониженным содержанием серы.Уведомление о предлагаемых правилах EPA устанавливает среднегодовое содержание серы в бензине на уровне 30 частей на миллион по сравнению с текущим стандартом 1000 частей на миллион.

бензин | Определение, использование и факты

Бензин , также обозначается как бензин , также обозначается как газ или бензин , смесь летучих горючих жидких углеводородов, полученных из нефти и используемых в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания. Он также используется в качестве растворителя масел и жиров.Первоначально побочный продукт нефтяной промышленности (керосин был основным продуктом), бензин стал предпочтительным автомобильным топливом из-за его высокой энергии сгорания и способности легко смешиваться с воздухом в карбюраторе.

Бензин сначала производился путем дистилляции, когда просто отделялись летучие, более ценные фракции сырой нефти. Более поздние процессы, предназначенные для увеличения выхода бензина из сырой нефти, расщепляли большие молекулы на более мелкие с помощью процессов, известных как крекинг.Термический крекинг с использованием тепла и высокого давления был введен в 1913 году, но после 1937 года он был заменен каталитическим крекингом, применением катализаторов, которые облегчают химические реакции с образованием большего количества бензина. Другие методы, используемые для улучшения качества бензина и увеличения его поставок, включают полимеризацию, преобразование газообразных олефинов, таких как пропилен и бутилен, в более крупные молекулы в диапазоне бензина; алкилирование, процесс объединения олефина и парафина, такого как изобутан; изомеризация, превращение углеводородов с прямой цепью в углеводороды с разветвленной цепью; и риформинг с использованием тепла или катализатора для перестройки молекулярной структуры.

Подробнее по этой теме

переработка нефти: бензин

Автомобильный бензин или бензин должен соответствовать трем основным требованиям. Он должен обеспечивать равномерный режим горения, легко запускаться в холодную погоду, …

Бензин — это сложная смесь сотен различных углеводородов. Большинство из них насыщены и содержат от 4 до 12 атомов углерода на молекулу.Бензин, используемый в автомобилях, в основном кипит от 30 ° до 200 ° C (от 85 ° до 390 ° F), смесь регулируется в зависимости от высоты и времени года. Авиационный бензин содержит меньшие доли как менее летучих, так и более летучих компонентов, чем автомобильный бензин.

Антидетонационные характеристики бензина — его способность противостоять детонации, которая указывает на то, что сгорание паров топлива в цилиндре происходит слишком быстро для повышения эффективности — выражаются в октановом числе. Добавление тетраэтилсвинца для замедления горения было начато в 1930-х годах, но было прекращено в 1980-х годах из-за токсичности соединений свинца, выделяемых с продуктами сгорания.Другие добавки к бензину часто включают детергенты для уменьшения образования отложений в двигателе, антиобледенительные агенты для предотвращения остановки двигателя из-за обледенения карбюратора и антиоксиданты (ингибиторы окисления), используемые для уменьшения образования «смол».

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

В конце 20 века рост цен на нефть (и, следовательно, на бензин) во многих странах привел к увеличению использования бензина, который представляет собой смесь 90 процентов неэтилированного бензина и 10 процентов этанола (этилового спирта).Бензохол хорошо горит в бензиновых двигателях и является желательным альтернативным топливом для определенных применений из-за возобновляемости этанола, который можно производить из зерна, картофеля и некоторых других растительных веществ. См. Также нефть.

AMF

Состав бензина и дизельного топлива

И бензин, и дизельное топливо состоят из сотен различных молекул углеводородов. Кроме того, часто встречаются некоторые компоненты биологического происхождения, такие как этанол в смеси бензина.

Бензин содержит в основном алканы (парафины), алкены (олефины) и ароматические углеводороды. Дизельное топливо состоит в основном из парафинов, ароматических углеводородов и нафтенов. Углеводороды бензина обычно содержат 4-12 атомов углерода с интервалом кипения от 30 до 210 ° C, тогда как дизельное топливо содержит углеводороды с приблизительно 12-20 атомами углерода и интервалом кипения от 170 до 360 ° C. Бензин и дизельное топливо содержат приблизительно 86 мас.% Углерода и 14 мас.% Водорода, но соотношение водорода к углероду несколько меняется в зависимости от состава.

Парафиновые углеводороды, особенно нормальные парафины, улучшают воспламеняемость дизельного топлива, но низкотемпературные свойства этих парафинов обычно плохие. Ароматические углеводороды в бензине имеют высокое октановое число. Однако ароматические углеводороды и олефины могут ухудшить чистоту двигателя, а также увеличить отложения в двигателе, что является важным фактором для новых сложных двигателей и устройств последующей обработки. Ароматические углеводороды могут приводить к образованию канцерогенных соединений в выхлопных газах, таких как бензол и полиароматические соединения.Олефины в бензине могут привести к увеличению концентрации реакционноспособных олефинов в выхлопных газах, некоторые из которых являются канцерогенными, токсичными или могут увеличивать озонообразование. Добавки могут потребоваться для обеспечения надлежащих свойств бензина и дизельного топлива.

Традиционный бензин и дизельное топливо не рассматриваются подробно в «Системе топливной информации AMF». Вместо этого основное внимание уделяется альтернативным вариантам смешивания или замены бензина и дизельного топлива. Тем не менее, технология двигателей вместе с законодательством и стандартами для бензина и дизельного топлива рассматриваются кратко.

Бензин — законодательство и стандарты

Двигатель и технология доочистки предъявляют требования к качеству топлива. Базовый анализ топлива был разработан для проверки общих характеристик и работоспособности топлива в двигателях внутреннего сгорания. Впоследствии были определены свойства топлива, важные с точки зрения окружающей среды, такие как совместимость топлива с устройствами контроля выбросов. Функциональные возможности и общие характеристики бензина могут быть определены, например, с точки зрения октанового числа, летучести, содержания олефинов и присадок.Экологические характеристики могут быть определены, например, с точки зрения ароматических соединений, олефинов, содержания бензола, оксигенатов, летучести и серы (свинец не разрешен в большинстве стран). Свойства топлива регулируются законодательством и стандартами на топливо. Существует также ряд других региональных и национальных стандартов на топливо.

В Европе Директива о качестве топлива 2009/30 / EC определяет требования к основным свойствам топлива для бензина. Европейский стандарт EN 228 включает более обширные требования, чем Директива о качестве топлива, для обеспечения надлежащей работы бензина на рынке.CEN (Европейский комитет по стандартизации) разрабатывает стандарты в Европе.

В США ASTM D 4814 — это спецификация для бензина. Стандарт ASTM включает ряд классов, отказов и исключений с учетом климата, региона и, например, содержания этанола в бензине. В 2011 году Агентство по охране окружающей среды США приняло отказ от использования 15 об.% Этанола для автомобилей 2001 года и более новых. В США бензин-оксигенатные смеси считаются «по существу подобными», если они содержат углеводороды, алифатические простые эфиры, алифатические спирты, отличные от метанола, до 0.3 об.% Метанола, до 2,75 об.% Метанола с равным объемом бутанола или спирта с более высокой молекулярной массой. Топливо должно содержать не более 2,0 мас.% Кислорода, за исключением топлива, содержащего алифатические простые эфиры и / или спирты (за исключением метанола), которые не должны содержать более 2,7 мас.% Кислорода. В США для автомобилей FFV разрешено использовать так называемое топливо серии P, состоящее из бутана, пентанов, этанола и сорастворителя биомассы метилтетрагидрофурана (MTHF).

Производители автомобилей и двигателей определили рекомендации для топлива во «Всемирной топливной хартии» (WWFC).Категория 4 является наиболее строгой категорией WWFC для «рынков с дополнительными передовыми требованиями к контролю за выбросами, позволяющими использовать сложные технологии доочистки NOx и твердых частиц».

Выбранные требования и свойства топлива показаны в таблицах 1 и 2 ниже.

Таблица 1. Отдельные требования к свойствам бензина в Европе и США вместе с рекомендациями автопроизводителей (WWFC). Полные требования и стандарты доступны в соответствующих организациях.

Таблица 2. Примеры некоторых неограниченных свойств бензина.

Дизельное топливо — законодательство и стандарты

Двигатель и технология последующей обработки предъявляют требования к качеству топлива. Базовый анализ топлива был разработан для проверки общих характеристик и работоспособности топлива в двигателях внутреннего сгорания. Впоследствии были определены свойства топлива, важные с точки зрения окружающей среды, такие как совместимость топлива с устройствами контроля выбросов.Функциональные возможности и общие характеристики дизельного топлива можно определить, например, с точки зрения качества воспламенения, дистилляции, вязкости и присадок. Экологические характеристики могут быть определены с точки зрения содержания ароматических углеводородов и серы.

Свойства топлива регулируются законодательством и стандартами на топливо. В Европе Директива о качестве топлива 2009/30 / EC определяет требования к основным свойствам дизельного топлива. Европейский стандарт EN 590 включает более обширные требования, чем Директива по качеству топлива, для обеспечения надлежащей работы дизельного топлива на рынке.В Европе стандарты разрабатывает CEN (Европейский комитет по стандартизации).

В США ASTM D 975 — это спецификация для дизельного топлива. Стандарт ASTM включает несколько классов. Существует также ряд других региональных и национальных стандартов на топливо.

Производители автомобилей и двигателей определили рекомендации для топлива во «Всемирной топливной хартии» (WWFC). Категория 4 является наиболее строгой категорией WWFC для «рынков с дополнительными передовыми требованиями к контролю за выбросами, позволяющими использовать сложные технологии доочистки NOx и твердых частиц».

Выбранные требования и свойства топлива показаны в таблицах 3 и 4 ниже.

Таблица 3. Отдельные требования к свойствам дизельного топлива в Европе и США вместе с рекомендациями автопроизводителей (WWFC). Полные требования и стандарты доступны в соответствующих организациях.

Таблица 4. Примеры некоторых неограниченных свойств дизельного топлива. а, б

Технология двигателя

БЕНЗИН — Двигатели с искровым зажиганием, работающие на бензине, являются ведущим источником энергии для легковых автомобилей.Двигатели с искровым зажиганием просты и дешевы по сравнению с дизельными двигателями с воспламенением от сжатия. Кроме того, стехиометрическое соотношение воздуха и топлива позволяет использовать трехкомпонентный катализатор (TWC), который способен одновременно и эффективно снижать выбросы моноксида углерода (CO), углеводородов (HC) и оксидов азота (NO _x ). . Недостатком двигателей с искровым зажиганием является их более низкий КПД по сравнению с двигателями с воспламенением от сжатия. Поэтому расход топлива двигателей с искровым зажиганием выше, чем у дизельных двигателей, как в энергетическом, так и в объемном выражении.

Бензиновые автомобили, оснащенные карбюраторными двигателями, были доступны до конца 1980-х годов. Сегодня двигатели с искровым зажиганием — это двигатели с впрыском топлива, в основном оснащенные многоточечным впрыском топлива (MPFI, впрыск топлива во впускной канал). В 1990-х годах на рынке появились двигатели с непосредственным впрыском и искровым зажиганием с более высоким КПД и меньшим расходом топлива. Модели, использующие обедненное сжигание с избытком воздуха, также были представлены в 1990-х годах, но вскоре они исчезли с рынка. Двигатели с искровым зажиганием, как с прямым, так и с прямым впрыском, теперь основаны на стехиометрическом соотношении воздух / топливо и оснащены катализатором TWC.

Выбросы выхлопных газов двигателей с искровым зажиганием, использующих стехиометрическое соотношение воздух / топливо, можно эффективно контролировать с помощью трехкомпонентного катализатора (TWC). В TWC оксид углерода и несгоревшие углеводороды окисляются одновременно с восстановлением оксидов азота. С TWC достигается даже более чем 90% -ное сокращение выбросов CO, HC и NO _x при выходе из двигателя, причем выбросы происходят в основном при холодном пуске или резком ускорении. Однако в некоторых условиях катализатор TWC может вызывать выбросы аммиака и закиси азота.TWC работают эффективно только в очень узком диапазоне лямбда, близком к стехиометрическому соотношению воздух / топливо, и поэтому TWC не могут использоваться в двигателях, работающих на обедненной смеси, таких как дизельные двигатели. Преимущество бедной смеси будет заключаться в улучшении расхода топлива, но за счет увеличения выбросов NO _x . Рециркуляция выхлопных газов (EGR) — одна из распространенных технологий, используемых для снижения выбросов NO _x дизельных двигателей, а также в двигателях с искровым зажиганием.Для автомобилей с прямым впрыском и искровым зажиганием выбросы твердых частиц высоки, и поэтому могут потребоваться фильтры для твердых частиц.

Сегодня двигатели с искровым зажиганием менее чувствительны к топливу, чем двигатели более старых поколений, а абсолютная масса выбросов низка. Однако при холодном пуске, тяжелых условиях вождения и при низких температурах между видами топлива для всех автомобилей могут быть большие различия, как абсолютные, так и относительные. В прошлом карбюраторные двигатели были особенно чувствительны к топливу, например, возникали проблемы с управляемостью и паровыми пробками.Большинство автомобилей с бензиновым двигателем сегодня могут выдерживать как минимум до 10 об.% Этанола в Европе и США

.

ДИЗЕЛЬ — благодаря своему высокому КПД дизельные двигатели с воспламенением от сжатия являются ведущим источником энергии в транспортных средствах большой грузоподъемности из-за их высокого КПД. Сегодня дизельные двигатели становятся все более популярными и в легковых автомобилях. Устройства контроля выбросов и внутренние решения для двигателей имеют решающее влияние на выбросы выхлопных газов. Дизельные двигатели работают на обедненной смеси, что улучшает расход топлива, но за счет увеличения выбросов оксидов азота (NO _x ).Выбросы NO _x образуются из азота в воздухе при высоких температурах. Выбросы твердых частиц (ТЧ) — еще одна проблема дизельных двигателей.

Селективное каталитическое восстановление (SCR) и рециркуляция выхлопных газов (EGR) являются общими технологиями, используемыми для снижения выбросов NO _x дизельных двигателей. EGR — это внутренняя технология двигателя, тогда как SCR — это устройство последующей обработки выхлопных газов с использованием восстановителя, такого как аммиак или мочевина. С помощью системы рециркуляции отработавших газов часть выхлопных газов возвращается в цилиндры двигателя, что снижает температуру сгорания и, как следствие, выбросы NO _x .Высокий коэффициент рециркуляции отработавших газов может привести к проблемам с чистотой двигателя и увеличению выбросов твердых частиц. Катализатор окисления снижает выбросы летучих органических соединений. Фильтры твердых частиц эффективно снижают выбросы твердых частиц.

Ссылки

Chiba, F., Ichinose, H., Morita, K., Yoshioka, M., Noguchi, Y. and Tsugagoshi, T. Влияние высокой концентрации этанола на двигатель SI

Дегальдо Р., Араужо А. и Фернандес В. (2007) Свойства бразильского бензина, смешанного с гидратированным этанолом, для технологии гибкого топлива.Технология переработки топлива 88 (2007) 365-368.

Выбросы (2010) Технический документ SAE 2010-01-1268.

Заявление

EMA. (2010) Техническое заявление по использованию кислородсодержащих бензиновых смесей в двигателях с искровым зажиганием. Ассоциация производителей двигателей. Январь 2010 г. http://www.enginemanufacturers.org/.

Кабасин Д. и др. (2009) Форсунки с подогревом для холодного пуска этанола. Технический документ SAE 2009-01-0615.

Лупеску, Дж., Чанко, Т., Ричерт, Дж. И Де Вриз, Дж.(2009) Обработка выбросов транспортных средств от сжигания E85 и бензина с помощью катализированных ловушек углеводородов. Общество Автомобильных Инженеров. Технический документ 2009-01-1080.

Мерфи, М. (1998) Варианты моторного топлива для дизельных двигателей тяжелых транспортных средств: свойства и спецификации топлива. Battelle.

Муртонен, Т., Аакко-Сакса, П., Куронен, М., Микконен, С. и Лехторанта, К., Выбросы дизельных двигателей и транспортных средств большой мощности, использующих топливо FAME, HVO и GTL с DOC + POC и без него После лечения.SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 2010: 2, стр. 147-166. Также как технический документ SAE 2009-01-2693. 20 шт.

Оуэн, К. и Коли, Т. (1995) Справочник по автомобильному топливу. Общество Автомобильных Инженеров. Варрендейл. ISBN 1-56091-589-7.

Вест, Б., Лопес, А., Тайсс, Т., Грейвс, Р., Стори, Дж. И Льюис, С. (2007) Экономия топлива и выбросы оптимизированного для этанола биоэнергетического автомобиля Saab 9-5. Технический документ SAE 2007-01-3994.

Химический анализ топлива и исследование свойств | Исследования транспорта и мобильности

NREL стремится глубже понять, как свойства топлива влияют на работу двигателя.Мы достигаем этого, связывая свойства топлива с химией топлива и молекулярной структурой.

Мы оцениваем широкий спектр возобновляемых видов бензина и дизельного топлива, начиная с текущего доступный этанол и биодизель для будущих продуктов, таких как диметилфуран и гидроочищенные пиролизные масла из биомассы.

Для углеводородов с диапазоном кипения бензина NREL применяет подробный анализ углеводородов. (DHA), который представляет собой метод газовой хроматографии высокого разрешения для идентификации и количественного определения более 98% компонентов бензина нефтеперерабатывающего завода.Этот богатый набор данных химической информации можно затем использовать для расчета полезных свойств.

Данные и анализ химических свойств топлива

Наши аналитические способности и знания о данных играют жизненно важную роль в ускорении темпов достижений в исследованиях топлива и горения.

Газовая хроматограмма высокого разрешения, показывающая компоненты бензина нефтеперерабатывающего завода.

О метрике

Индекс твердых частиц (PMI), полученный из DHA, является широко используемым показателем для ранжирование тенденции к образованию твердых частиц в бензинах, включая бензины содержащие биотопливо. Твердые частицы состоят из мелких частиц с отрицательным влияет на здоровье человека. Их выбросы от легковых и грузовых автомобилей регулируются государством. агентства по всему миру.

PMI рассчитывается на основе DHA с учетом свойств каждого отдельного компонента. Исследования NREL по химии топлива и сгоранию двигателя показали, что образование частиц из оксигенатов, полученных из биомассы, не точно предсказывается PMI, потому что некоторые оксигенаты имеют пути реакции с низким энергетическим барьером на образование сажи. За дополнительной информацией, см. исследование сгорания двигателя.

Кроме того, спирты, такие как этанол, имеют гораздо более высокую теплоту испарения (HOV). чем бензин, и при смешивании с бензином повышенное испарительное охлаждение может вызывают образование большего количества частиц из ароматических соединений в бензине при определенных условиях. DHA также может использоваться для расчета HOV сложных смесей, таких как бензин-этанол. смеси. Текущие исследования изучают, как предсказать кривую перегонки бензина. от DHA, а также другие свойства.

Связанные публикации

Измерение теплоты парообразования для смесей этанола до 50 объемных процентов в нескольких Углеводородные смеси и их влияние на детонацию в двигателях SI

Детонационная стойкость и выбросы мелких частиц для некоторых оксигенатов, полученных из биомассы в двигателе искрового зажигания с прямым впрыском топлива

Влияние добавления этанола в бензин на испарение ароматических соединений и частиц Выбросы бензинового двигателя с прямым впрыском

Анализ воздействия металлических загрязнителей на системы контроля выбросов дизельных двигателей

СВЧ-плазменный атомно-эмиссионный спектроскопический анализ

NREL разработал методы анализа натрия и других металлов до уровня ниже 1 частей на миллион (ppm) (предел обнаружения натрия 0.023 ppm) с помощью микроволнового плазменного излучения. атомно-эмиссионная спектроскопия и атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно связанной плазмой. Это исследование показало, что уровни натрия в биодизеле на рынке, как правило, невысоки. значительно ниже 0,5 частей на миллион. Однако в небольшом процентном соотношении количество образцов достигало 3 частей на миллион.

Чтобы узнать больше, прочтите Анализ металлов смесей биодизеля.

Испытания на долговечность и физико-химические характеристики

В сотрудничестве с Cummins, Inc., и Национальная лаборатория Ок-Ридж, NREL исследовали воздействие натрия на системы контроля выбросов дизельного топлива за 1000 часов ускоренного испытание на долговечность с последующим детальным физико-химическим анализом выбросов компоненты системы управления.

Он показал, что при допустимом в настоящее время уровне 5 ppm в 100% биодизеле натрий удваивает скорость накопления золы в сажевом фильтре (остальное — зола от двигателя смазочный материал), что увеличивает противодавление двигателя и приводит к увеличению выбросов NOx.

Типичное биодизельное топливо содержит менее 1 ppm натрия. Тем не менее, заинтересованные стороны отрасли рассматривают меры по значительному снижению содержания натрия в биодизеле.

Чтобы узнать больше об исследовании, прочтите «Оценка воздействия натрия, переносимого топливом, на выбросы DOC-DPF-SCR из тяжелых двигателей». Система управления: моделирование полноценной жизни.

Примеси металлов и их проблемы

Топливо может содержать металлические примеси, такие как натрий и кальций, которые попадают в выхлоп двигателя. Они также могут откладываться на компонентах системы контроля выбросов, таких как в качестве катализаторов окисления дизельного топлива, сажевых фильтров и катализаторов восстановления NOx, в результате чего при дезактивации катализатора и засорении фильтра.

Биодизель — биотопливо, производимое из растительных масел, животных жиров и отработанного кулинарного масла. содержат натрий в качестве остатка от производственного процесса. Натрий потенциально присутствуют на уровнях ниже 1 ppm, что позволяет проводить точный анализ содержания натрия в подпитывать значительную проблему.

Инновационный метод измерения теплоты парообразования бензина

NREL разработал метод измерения теплоты испарения (HOV) при испарении топлива. с использованием прибора дифференциальной сканирующей калориметрии / термогравиметрического анализа (ДСК / ТГА).Этот метод был применен к смесям этанола в топливах для усовершенствованного сжигания. Двигатели (FACE) Исследовательский бензин.

Результаты показывают, что добавление этанола увеличивает тепловой поток до тех пор, пока этанол не испарится, поэтому на более поздней стадии испарения происходит меньше охлаждения. Текущее исследование изучение более сложных бензинов и влияние азеотропных взаимодействий между углеводороды диапазона кипения этанола и бензина.

Прямой впрыск топлива и теплота испарения

Бензиновые двигатели, использующие прямой впрыск (DI) топлива, в настоящее время составляют примерно половина продаж новых автомобилей в США. Одним из преимуществ DI является то, что топливо испаряется в цилиндре двигателя, что снижает температуру воздуха и топлива. смесь из-за топлива ХОВ.Это испарительное охлаждение имеет несколько преимуществ. эффекты, в том числе снижение насосных потерь для всасывания воздуха в двигатель и повышение эффективной детонационной стойкости топлива, что позволяет увеличить степень сжатия — как эффекты значительно повышают эффективность двигателя. Спирты, такие как этанол, имеют много более высокий HOV, чем бензиновые углеводороды (923 килоджоулей на килограмм [кДж / кг] для этанола против 350-400 кДж / кг для бензина).Таким образом, смешивание этанола увеличивает HOV и приводит к еще более низкой температуре топливовоздушной смеси.

Хотя общий HOV смеси бензина и этанола можно рассчитать из DHA, двигатель разработчикам и исследователям горения необходимо понимать, как HOV развивается по мере того, как топливо испаряется.

Связанные публикации

Измерение теплоты парообразования для смесей этанола до 50 объемных процентов в нескольких Углеводородные смеси и их влияние на детонацию в двигателях SI

Теплота испарения и эволюция видов при испарении бензина, измеренная с помощью ДСК / ТГА / МС для смесей спиртов C1-C4 в товарных бензиновых смесях

Контакт

Чтобы узнать больше о нашей работе или изучить возможности сотрудничества, свяжитесь с Терезой Аллеман или Джиной Фиорони.

Публикации

исследователей NREL публикуют журнальные статьи, доклады на конференциях и отчеты о топливе. химический анализ и свойства R&D.

просматривать публикации

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

---

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

---

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

---

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Текущее
1975	Начинается поэтапный отказ от свинца в бензине
1989–1990	Фаза I летняя бензиновая летучесть	68 Летучесть бензина	68 , зимнее время
	Летучесть летнего бензина Фаза II
	Калифорния бензин Фаза I
1995	Бензин с измененным составом Фазы I: Простая модель
Калифорния
Калифорния	1998	Бензин с измененным составом фазы I: Комплексная модель
2000	Бензин с измененным составом фазы II
2002	Запрет на MTBE в Калифорнии
55 Предложено
	Уменьшение количества МТБЭ, смешанного с бензином
2002	Калифорнийский более чистый бензин, Фаза III, предложено
2004–2007	Бензин с пониженным содержанием серы