Un indicator care arată raportul dintre diferitele componente din produsul în cauză este rezistența la detonare a benzinei. Acest lucru este tratat în acest articol.
Conceptul de detonare
Acesta din urmă apare atunci când amestecul de benzină-aer se aprinde spontan în partea care este cea mai îndepărtată de bujie. Arderea sa este explozivă.
Condițiile optime pentru curgerea acestuia se formează în partea camerei de ardere, în care are loc o temperatură crescută și o expunere mare a amestecului.
Locuiturile pot fi identificate prin loviturile metalice caracteristice care se formează din cauza reflectării undelor de șoc de pe pereții camerei de ardere și a vibrației rezultate a cilindrilor.
Arderea prin detonare a benzinei poate avea loc cumai probabil dacă există depozite de carbon în camera de ardere, precum și atunci când starea motorului se deteriorează. Acest fenomen duce la o scădere a puterii sale, o scădere a indicatorilor economici, precum și a indicatorilor toxicologici ai gazelor de eșapament.
Proprietățile benzinelor care provoacă detonații
Acestea includ: compoziția fracționată, conținutul de sulf, stabilitatea din punct de vedere fizic și chimic, structura hidrocarburilor etc.
Cea mai mare rezistență la detonare este tipică pentru hidrocarburile aromatice, iar cea mai scăzută - pentru cele parafinice normale. Altele, care fac parte din benzină, ocupă o poziție intermediară.
Evaluați rezistența la detonare a benzinei după numărul octanic.
Moduri de a preveni detonarea
Trebuie prevenit in momentul functionarii motorului, cand vehiculul se afla in miscare, si de aceea devine necesar sa se ia masuri urgente pentru a preveni in cea mai mare masura deteriorarea motorului. În plus, eforturile designerilor ar trebui îndreptate spre dezvoltarea acestuia din urmă cu o contracarare cuprinzătoare a fenomenului în cauză.
Una dintre principalele modalități de a preveni potențiala detonare este producerea de benzină cu o rezistență suficient de mare la detonare.
Determinarea numărului octanic
De mai sus, am decis ce număr determină rezistența la detonare a benzinei. Cifra octanică (OC) este determinată folosind un singur cilindruechipamente cu un raport de compresie dinamic, folosind metode de cercetare sau motorii. Când este determinată, se realizează arderea benzinei studiate și a combustibilului de referință cu o valoare dorită cunoscută. Compoziția acestuia din urmă include heptan cu RON=0 și izooctan cu RON=100.
La testare, benzina este turnată în acest echipament. La efectuarea cercetărilor se mărește treptat raportul de compresie până la apariția detonației, după care motorul este alimentat cu combustibil de referință cu o măsurare prealabilă a detonației și stabilirea raportului de compresie care a dus la aceasta. Conținutul de volum de izooctan din amestec determină OC.
Numele mărcii de benzină poate conține litera „I”. Acest lucru indică faptul că OC a fost determinat prin metoda de cercetare. În caz de absență, s-a folosit metoda motrică. SP obținut prin diferite metode diferă oarecum prin valorile lor. Prin urmare, cifra octanică pentru rezistența la detonare a benzinei trebuie să fie însoțită de o indicație a metodei prin care a fost determinată valoarea acesteia.
Ultima valoare se determină cu metoda motorului la sarcini nominale, iar cu metoda cercetării - la regimuri instabile.
Pe lângă aceste două metode, metoda drumului poate fi folosită pentru a determina rentabilitatea investiției. Amestecuri care conțin heptan normal și izooctan sunt introduse în motorul încălzit. Mașina este accelerată la viteza maximă posibilă în transmisia directă, iar momentul aprinderii este reglat până când ciocănitul dispare. După aceea, conform aceleiași metode, se determină setarea aprinderii,la care începe detonația. O curbă de bază se construiește în funcție de gradul unghiului de rotație al arborelui cotit, în funcție de care se determină OC.
Pentru a crește OC al benzinelor de circulație directă, acestea sunt supuse reformării catalitice. Cât de mult cresc ele este determinat de rigiditatea acestor regimuri.
Benzinele cu proces termic sunt superioare ca rezistență la detonare față de cele cu rulare directă.
Conceptul de creștere a rezistenței la loviri
Cele de mai sus indică faptul că acesta din urmă trebuie mărit pentru a prelungi durata de viață a motorului.
Pentru a crește rezistența la detonare a benzinei, se folosesc aditivi speciali anti-detonare. Cifra octanică crește odată cu creșterea masei molare a hidrocarburilor și a gradului de ramificare a lanțului de carbon, precum și odată cu transformarea alcanilor în alchene, naftene și hidrocarburi aromatice având același număr de atomi de carbon.
Moduri de creștere a indicatorului în cauză. Caracteristicile benzinelor etil
Există următoarele moduri de a îmbunătăți rezistența la detonare a benzinelor:
- Introducerea componentelor cu octan ridicat;
- selectare de materii prime și tehnologie de procesare;
- Introducerea antidetonante.
Până de curând, principalul acestuia din urmă era plumbul tetraetil (TEP), care este o otravă sub formă de lichid, insolubilă în apă, dar ușor solubilă în produsele petroliere.
Totuși, plumb ca produsarderea se acumulează în camera de ardere, ceea ce crește compresia motorului. Prin urmare, împreună cu TPP-urile, la benzină se adaugă captatori ai acestui element, care formează substanțe volatile în timpul arderii, care sunt îndepărtate cu gazele de eșapament.
Ca ultimele substanțe, pot fi folosite cele care conțin halogeni precum bromul sau clorul. Amestecul de scavenger cu TES se numește lichid etil. Benzinele în care este folosită se numesc cu plumb. Sunt extrem de otrăvitori și utilizarea lor trebuie să fie însoțită de utilizarea unor măsuri de securitate îmbunătățite.
De-a lungul timpului, au început să fie introduse noi cerințe pentru motoarele ecologice, ceea ce a dus la trecerea la benzina fără plumb.
Caracterizarea aditivilor anti-detonații mai siguri
Benzina fără plumb a necesitat o schimbare în tehnologia de producție a acestui produs și utilizarea de aditivi antidetonații care s-ar distinge printr-o toxicitate redusă.
Rezistența la detonare a benzinei este evaluată, printre altele, prin utilizarea agenților antidetonant netoxici în aceasta din urmă. Eficiența la nivelul TPP este demonstrată de substanțele de mangan, care sunt lichide netoxice. Cu toate acestea, au găsit o utilizare limitată, deoarece reduc durabilitatea motorului.
Aditivul metil terț-butil eter (MTBE) cu proprietăți fizice și chimice similare cu benzina este considerat promițător. Când este adăugat în cantitate de 10% la combustibil, numărul octanic crește cu 5-6 unități.
Pentru benzine cu octan ridicatutilizați o substanță organică numită cumen.
În plus, sunt utilizați aditivi cu octan ridicat pe bază de alcooli monohidroxilici și izobutilenă.
Eterii au găsit cea mai mare distribuție în producția de benzină curată.
De asemenea, se folosesc compuși organici de fier, aditivi pe bază de mangan pe bază de N-metil-anilină, rafinat deparafinat
În plus, tetrametil plumb (TMS) poate fi folosit în loc de TPP în benzină, care se evaporă mai bine și este distribuit mai uniform pe cilindri.
Din practica folosirii centralelor termice
Șoferii cu experiență semnificativă la volan sunt familiarizați cu „lumânările roșii”. Culoarea lumânărilor în această culoare a apărut atunci când un agent antidetonant pur a fost adăugat la benzina cu octan scăzut în loc de TPP cu scavengers. Acest lucru a condus la conducerea acestor dispozitive. După aceea, nu mai este posibilă repararea și restaurarea lumânărilor. Astfel, rezistența la detonare a benzinei se caracterizează nu prin utilizarea necugetă, ci prin utilizarea corectă a agenților antidetonant special conceputi în acest scop.
Benzinele cu plumb contribuie la o uzură mai mică a camelor arborelui cu came în comparație cu benzinele fără cogenerare. Se presupune că produsele formate în urma arderii au căzut prin ulei la suprafață, ceea ce a protejat-o de uzură. Acesta din urmă a scăzut, de asemenea, în raport cu alte piese ale motorului atunci când se utilizează benzine cu plumb.
Alți aditivi pentru combustibil
Pentru a inhiba reacțiile oxidative, la benzină se adaugă antioxidanțiaditivi, care pot fi gudron de lemn, care este un amestec de fenoli cu uleiuri, paraoxifenilamină și PF-16, care este un amestec de fenoli.
Pentru a preveni înghețarea carburatorului, se folosesc aditivi antigivrare. Sunt folosiți ca compuși care dizolvă apa și formează cu ea amestecuri cu îngheț scăzut, precum și formând o coajă pe particulele de gheață, împiedicând creșterea acestora și așezarea pe pereții carburatorului.
Diferiți aditivi detergenți pot fi utilizați pentru a îndepărta depunerile.
Factori care influențează indicatorul luat în considerare
Rezistența la detonare a benzinei este evaluată nu numai după numărul octanic. Este influențată de diverși factori.
Detonația crește odată cu creșterea compresiei motorului, cu creșterea diametrului cilindrului, folosind pistoane și capete din fontă. Acești factori sunt constructivi.
Caracteristicile de îmbunătățire a performanței de detonare includ o creștere a sarcinii motorului la o turație constantă a arborelui cotit sau o scădere a turației motorului la o sarcină constantă cu o creștere a timpului de aprindere, o scădere a umidității aerului, o creștere a stratul de funingine din camera de ardere și temperatura de ardere a lichidului de răcire.
Pe lângă aceasta, detonația este cauzată de influența factorilor fizici și chimici. Acestea din urmă se datorează faptului că combustibilul este capabil să formeze compuși peroxidici, care, atunci când se atinge o anumită concentrație, contribuie la formareaa acestui fenomen. Descompunerea acestor compuși are loc destul de repede, în timp ce căldura este eliberată și se formează o flacără „rece”, care, atunci când este propagată, saturează amestecul cu produse de degradare a peroxidului. Acestea conțin centri activi, datorită cărora apare un front de flacără fierbinte.
Principalul factor fizic este raportul de compresie al motorului. Este direct proporțională cu presiunea și temperatura din camera de ardere. Când sunt atinse valorile critice, o parte din amestecul de lucru se aprinde și arde cu o viteză explozivă.
Rezistența la detonare a diferitelor tipuri de motoare
Rezistența mare la detonare a benzinei de motor este tipică pentru motoarele cu combustibil ușor. Asigură arderea normală a acestor tipuri de combustibil în diferite moduri de funcționare a motorului. Procesul de detonare în acest caz a fost discutat mai sus.
Pentru a asigura un ciclu de lucru normal la motoarele diesel care funcționează prin autoaprindere din comprimarea amestecului de lucru, rezistența la detonare a combustibilului trebuie să fie scăzută. Pentru aceste motoare se folosește o caracteristică precum „numărul cetanic”, care arată perioada de timp de la intrarea combustibilului în cilindru până la începerea arderii acestuia. Cu cât este mai mare, cu atât întârzierea este mai scurtă, cu atât arderea amestecului de combustibil se realizează mai bine.
Calitate benzină
Pe lângă rezistența la detonare a benzinei pentru tipurile de combustibil pentru aviație, se folosește conceptul de grad. Ea estedemonstrează cât de mult se schimbă puterea atunci când un motor cu un singur cilindru funcționează cu un amestec bogat pe combustibilul studiat, în comparație cu puterea dezvoltată de același motor pe izooctan, a cărei putere este luată ca 100 de unități de calitate sau 100%.
În concluzie
Rezistența la detonare a benzinei este un parametru care caracterizează capacitatea acestui tip de combustibil de a rezista la autoaprindere în timpul compresiei. Se referă la cele mai importante caracteristici ale oricărui combustibil, inclusiv pentru tipul în cauză. Pentru motoarele cu combustibil ușor, se determină prin cifra octanică. Pentru a crește acest indicator, se folosesc aditivi cu octan ridicat, se introduc agenți antidetonant, se selectează materiile prime și se dezvoltă tehnologii pentru prelucrarea acestuia.
