Бензини

С

0,855

0,870

0,375

0,520

Н

0,145

0,126

0,125

0,140

Вміст

О

0,004

0,500

0,340

S

W

Молярна маса,

кг/кмоль

110ч120

180ч200

Товарний бензин складається з суміші бензинових фракцій, які одержують різними

методами переробки нафти. У бензини додають високооктанові компоненти та альтернативні

палива. Для поліпшення пускових якостей додають газові бензини, газоліни (у зимові бензини),

присадки: інгібітори окислення (для збільшення терміну зберігання), антирозжарювальні (для

запобігання розжарювальному запаленню), миючі, протизношувальні, антидетонаційні.

Основним експлуатаційним показником, який характеризує фізико-хімічні властивості

палива, є октановечисло (2.3), що вказує на його детонаційну стійкість. Чим більше октанове

число, тим більше стійкість палива проти детонації.

Ізооктан детонує при ε = 7,7 і вище. Його октанове число прийняте за 100. Н-гептан

детонує при ε = 2,8 і вище. Його октанове число дорівнює 0.

Для визначення ОЧ автомобільних бензинів прийняті два методи: моторний (MON –

motor octane number) і дослідницький (RON – research octane number). В обох випробуваннях

використовується один і той самий одноциліндровий двигун із регульованим ступенем стиску

(1.28), з'єднаний з динамометром.

Октанове число визначають у такий спосіб. Беруть паливо, що досліджується, і

запускають двигун. При працюючому двигуні поступово підвищують ступінь стиску до моменту

виникнення детонації. Потім, не змінюючи ступеня стиску, двигун переводить на роботу із

сумішшю, що складається з ізооктану та Н-гептану. З цих двох вуглеводнів підбирають суміш,

при якій двигун починає детонувати. Процентний вміст ізооктану в цій еталонній суміші і є

октанове число цього палива.

У таблиці 2.2 наведені для різних палив октанові числа, що визначені за двома методами.

Видно, що диізобутілен і бензол, а також автомобільні бензини АИ-93 і АИ-98, у залежності від

методу випробування, мають різні октанові числа, тобто є чуттєвими до режиму роботи двигуна.

Ізооктан є нечуттєвим і тому його прийняли в якості еталонного.

Таблиця 2.2. Октанові числа різних палив

Найменування показника

Ізо-

октан

Диізобу-

тілен

Бен-

зол А-66 А-72 А-76 АИ-93 АИ-98

Октанове

число

за

моторним методом

Октанове число

дослідницьким методом

за

Не нормується

Зміст тетраетілсвинцю, г/кг

палива, не більше

–

–

–

0,66 Немає 0,41 0,82 0,82

Моторний та дослідницький методи відрізняються умовами випробувань (температура

повітря, кут випередження запалювання та ін.), тому значення відрізняються на 6ч10 одиниць

(RON > MON). ОЧ за моторним методом визначає детонаційну стійкість при високих швидкостях

(рух за містом), ОЧ за дослідницьким методом – на несталих режимах (рух у місті). Різниця між

двома показниками октанового числа називається чутливістю бензину до детонації.

На заправних станціях США, Канади та Мексики у позначенні бензинів вказують

антидетонаційний індекс (АДІ), що дорівнює середньому значенню за обома методами

((RON + MON)/2). На заправних станціях Європи вказують число RON.

Жодне з випробувань не корелює точно з дійсними умовами застосування бензинів у

двигунах транспортних засобів, умови руху яких безупинно змінюються. Краще прогнозує якість

дорожнє октанове число (ДОЧ), і для його вимірювання існують різні методи випробування у

дорожніх умовах або на бігових барабанах на повнорозмірному двигуні. Оскільки не знайдеться

навіть двох абсолютно однакових повнорозмірних двигунів, ДОЧ не може використовуватися як

контрольний метод.

ОЧ тісно пов’язане зі ступенем стиску двигуна. У таблиці 2.3 наведено орієнтовні

значення ступенів стиску для бензинових ДВЗ.

Таблиця 2.3. Відповідність ступеня стиску і октанового числа бензину

ε

Карбюраторні та з центральним впорскуванням

З розподіленим і безпосереднім впорскуванням без наддуву

З розподіленим і безпосереднім впорскуванням та з наддувом

6ч8

–

–

8ч10 9,5ч10,5

9ч10,5 10ч12

8ч9,5 9ч11

Октанове число (за моторним методом)

55ч75 75ч85 85ч100

Необхідне для даного ДВЗ октанове число можна розрахувати в залежності від ступеня

стиску ε і діаметра D (у метрах) за формулою:

ОЧ = 125,4 – 413/ ε + 183· D.

Вимоги до октанового числа не є постійними. По мірі старіння двигуна необхідне

октанове число зростає на 1ч3 пункти в порівнянні з новим через утворення відкладень у камері

згоряння. Більш високі температури навколишнього повітря підвищують вимоги до октанового

числа, тоді як велика абсолютна вологість і висота над рівнем моря знижують ці вимоги.

Для підвищення октанового числа у бензини додають антидетонаційні присадки.

Найбільш ефективним з них є тетраетилсвинець Pb(C₂H₅)₄ (ТЕС, англ. TEL). Але використання

ТЕС приводить до підвищення зносу ДВЗ, виходу з ладу каталітичних нейтралізаторів

відпрацьованих газів та лямбда-зонду, і, найголовніше, до викиду з’єднань свинцю у атмосферу.

З 2000 року використання етильованого бензину у країнах Європи заборонено. Тому для

підвищення детонаційної стійкості використовують ефіри (наприклад, метилтретбутилефір

МТБЕ – 3ч15 %), спирти (технічний етанол, метанол – 2ч3 %).

До інших характеристик бензину відносяться:

- густина при 20єС ρ = 725ч780 кг/м³;

- молярна маса μ = 110ч120 кг/кмоль;

- кінематична в’язкість при 20єС ν = 0,5ч0,7·10⁶м²/с.

Крім того, європейськими та американськими стандартами регламентуються інші

параметри (фракційний склад, індекс утворення парової пробки, температура перегонки, тиск

насичених парів, випаровуваність).

За Держстандартом України ДСТУ 4063-2001, у нашій країні на даний час випускають

бензини марок А-76, А-80, А-92, А-95, А-98. „А” означає „автомобільний”, число у позначенні –

мінімальне ОЧ (для А-76 – за моторним методом, решта – за дослідницьким). ДСТУ 4063-2001

передбачає виробництво лише неетильованих бензинів.

Держстандартами Росії передбачено дев’ять марок бензину: А-72, А-76, АИ-92, АИ-93,

АИ-95 (ГОСТ 2084-77), Нормаль-80, Регуляр-91, Премиум-95 та Супер-98 (ГОСТ Р 51105-97).

Літера „И” означає дослідницький (рос. „исследовательский”) метод. Введення останньої групи

бензинів має метою приближення до стандартів Європи (EN 228) та США (ASTM D439), якими

передбачено випуск бензинів наступних типів:

- звичайний – Normal або Regular (ОЧ=80ч92);

- підвищеної якості (у США) – Midgrade або Plus (АДІ≈89);

- вищої якості – Premium (ОЧ=91ч95);

- першого сорту – Super (ОЧ=98).

У Росії з 2006 року вводиться у дію ГОСТ Р 51866:2002, який є повним аналогом

європейського стандарту EN 228. Згідно з ним, виробляються бензини «Регуляр Евро-92»,

«Премиум Евро-95» и «Супер Евро-98» для автомобілів, що відповідають нормам Euro III.

У ДСТУ 4063-2001 поряд з вітчизняними методами випробувань введено міжнародні

методи випробуванні (ISO, EN, ASTM).

Якість автомобільних бензинів за ГОСТ 2084-77 визначають 14 показників, а за ДСТУ

4063-2001 – 17 показників. У ДСТУ 4063-2001 збільшено сировинну базу виробництва бензинів

за рахунок розширення фракційного складу. Тиск насиченої пари за ДСТУ 4063-2001 має бути

не вищим 79,9 кПа для всіх марок цього стандарту. Від фракційного складу і тиску насичених

парів суттєво залежить випаровуваність палив. Ці два показники визначають пускові властивості

бензинів, їх схильність до утворення парових пробок, фізичну стабільність.

Пускові властивості бензинів погіршуються зі зниженням тиску насиченого пару, і при

тиску нижче 34 кПа запуск двигуна не є можливим. Присутність у бензинах бутанів та інших

фракцій низького кипіння позитивно впливає на його пускові властивості. Однак надмірний

вміст у складі бензину фракцій низького кипіння, особливо в літню пору року у спекотний день,

може викликати неполадки в роботі прогрітого двигуна, що пов'язані з утворенням парових

пробок у системі подачі палива. Вимоги до випаровуваності автомобільних бензинів значною

мірою залежать від температурних умов їхнього застосування. З урахуванням кліматичних умов

бензини за фракційним складом і тиском насиченої пари підрозділяються за ГОСТ 2084-77 на

два види: зимовий та літній.

За показниками випаровуваності у ГОСТ Р 51105-97 передбачається п'ять класів

випаровуваності бензинів, що дозволяє поставляти і раціонально застосовувати бензини,

виходячи з конкретних кліматичних умов регіонів у цю пору року. За EN 228:1999 є

регламентованими параметри десяти класів випаровуваності бензинів, проте кожна країна ЄС

має право виробляти бензини визначених класів, виходячи з кліматичних особливостей та

національного законодавства.

Корозійну активність бензинів у процесі експлуатації визначає кислотність. Кислотність

за ДСТУ 4063-2001 складає не більше 3 мг КОН на 100 см³палива.

Хімічну стабільність бензинів визначає такий показник, як індукційний період (час у

хвилинах від початку випробування до початку окислення у стандартних умовах). Чим вищий

цей показник, тим вища стійкість бензинів до окислення при довгостроковому зберіганні. Так як

не усі бензини призначені для тривалого зберігання, то ДСТУ 4063-2001 встановлено норму на

індукційний період на місці виробництва не менше 360 хвилин. Для бензинів, які призначені для

довгострокового зберігання у Держрезерві і Міністерстві оборони України, ДСТУ 4063-2001

визначає індукційний період не меншим як 1200 хвилин.

Токсичність неетильованих бензинів і продуктів їх згорання в основному визначається

вмістом у них ароматичних вуглеводнів, особливо бензолу, олефінових вуглеводнів та сірки.

Вміст сірки в бензинах відноситься до показників, що безпосередньо пов’язані з викидом

токсичних речовин в атмосферу. У ДСТУ 4063-2001 показник масової долі сірки значно

жорсткіший порівняно з ГОСТ 2084-77 і складає 0,05%.

Чим вищий вміст ароматичних вуглеводнів у бензині, тим вища його температура

згоряння і вміст оксидів азоту в відпрацьованих газах. Одним з найбільш токсичних сполук є

бензол. Відмічено лінійну залежність між його концентраціями в бензині і викидами всіх видів.

У зв’язку з цим ДСТУ 4063-2001 у відповідності з європейськими вимогами нормує масову долю

бензолу в бензині – не більше 5,0%. В ДСТУ 4063-2001 передбачено нормування сумарного

вмісту ароматичних вуглеводнів не більше 42% для бензинів марок А-76, А-80, не більше 45%

для А-92 і А-95 і не більше 48% для А-98.

ДСТУ 4063-2001 встановлює масову долю кисню – не більше 2,7%, а також кисневмісних

сполук: метанолу – не більше 3%; етанолу – не більше 5%; ізопропілового спирту – не більше

10%; третбутилового спирту – не більше 7%; простих ефірів – не більше 15%.