ВОЗЬМЕМ ИЗООКТАН И ГЕПТАН

Детонационную стойкость оценивают по величине октанового числа (ОЧ). Чем это число выше, тем более высокой стойкостью против детонации обладает бензин. Значимость величины ОЧ подчеркивается тем, что это единственный из многих параметров, определяющих качество бензина, который указывается в маркировке того или иного сорта данного типа топлива - А-76, АИ-92, АИ-95, АИ-98. Что касается буквенных символов в наименовании сорта бензина, то литера "А" означает "автомобильный", "И" - октановое число этого бензина определено по исследовательскому методу. Кроме этого, для определения ОЧ применяется моторный метод - в таком случае литера "И" в маркировке сорта бензина отсутствует.

Не вдаваясь в технические подробности, чем отличаются оба метода друг от друга, заметим, что оценка ОЧ основывается на сравнении бензина со смесью, состоящей из двух углеводородов - изооктана и гептана. Первый из них обладает высокой антидетонационной стойкостью, соответственно, ОЧ изооктана принимается равным 100 единицам. Стойкость против детонации у гептана, напротив, никакая, и его ОЧ равно нулю. Если при испытании выясняется, что антидетонационная стойкость исследуемого бензина равна стойкости смеси, содержащей 76% изооктана и 24% гептана, то октановое число бензина равно 76.

Детонация - давний враг бензиновых моторов. Долгое время общепринятой во всем мире практикой повышения детонационной стойкости бензинов было введение в их состав присадок на основе тетраэтилсвинца. Однако сегодня использование этилированных бензинов как продуктов, представляющих экологическую опасность и отрицательно влияющих на работу некоторых компонентов современных двигателей (каталитических нейтрализаторов выхлопных газов и лямбда-зондов), во многих странах запрещено, либо выпускаются они в минимальных количествах.

Но детонационную стойкость можно поднять другими добавками. Носителями антидетонационного эффекта являются соединения железа (ферроцен) и марганца (карбонилмарганец). Эти вещества гораздо менее токсичны, чем этилсвинец, не влияют на работоспособность нейтрализатора, но зато имеют свойство оседать на поверхности камеры сгорания, способствуя образованию нагара, и на электродах свечей зажигания, снижая срок их службы в 1,5-2 раза. Поэтому Мировая топливная хартия, принятая в 1998 году, поставила под запрет любые металлосодержащие добавки в бензин. Таким образом, у производителей бензинов остался единственный, по сути, способ увеличения детонационной стойкости этого топлива - за счет увеличения содержания в нем легких высокооктановых фракций.

ЧТОБЫ НЕ ЗАПОЗДАТЬ С ВОСПЛАМЕНЕНИЕМ

Особенности внутреннего смесеобразования в дизеле и воспламенение горючей смеси не от постороннего источника, как в бензиновых двигателях, а вследствие высокой температуры предварительно сжатого в цилиндрах воздуха предъявляют специфические требования к дизельному топливу. Впрыснутое в камеру сгорания топливо должно воспламеняться без существенной задержки. Если период запаздывания воспламенения окажется большим, то к моменту возгорания смеси основная часть дозы топлива будет уже введена в цилиндр. В результате горючая смесь мгновенно вспыхнет по всему объему камеры сгорания. Хотя дизель проектируется с расчетом такого объемного сгорания топлива с резким, подобным детонации нарастанием давления, тем не менее на солярке с чересчур большим периодом задержки самовоспламенения он работает слишком жестко, его детали испытывают повышенные нагрузки и быстрее изнашиваются.

Воспламеняемость дизельного топлива оценивают по величине цетанового числа (ЦЧ). Между цетановым числом солярки и октановым числом бензина нередко проводят параллели, что, может быть, не совсем корректно технически, зато возвращает ЦЧ значение, утерянное в связи с тем, что эта важнейшая характеристика качества солярки не используется в обозначении марок дизтоплива - в отличие от маркировки бензинов, где, как говорилось выше, величина ОЧ указывается в обязательном порядке. Буквенные же индексы (Л - летнее дизтопливо, З - зимнее и А - арктическое), применяемые для обозначения сорта солярки, определяют температурно-сезонные пределы использования горючего для дизелей и к величине цетанового числа имеют лишь косвенное отношение.

Говорить о сходстве ЦЧ и ОЧ можно еще и потому, что аналогично октановому числу оценка дизельного топлива по цетановому числу основана на сравнении солярки со смесью, состоящей из двух углеводородов. В случае с дизтопливом в качестве эталонных химических веществ выступают цетан и aльфа-метилнафталин. Цетан отличается высокой расположенностью к самовоспламенению, альфа-метилнафталин, напротив, плохой. Соответственно, ЦЧ цетана принимается равным 100 единицам, а альфа-метилнафталина - нулю. Цетановое же число смеси этих двух веществ выражают в объемных процентах содержащегося в ней цетана, и характеризует этот параметр, разумеется, способность смеси к самовоспламенению. Когда говорят, что ЦЧ солярки равно 40, это значит, что период задержки воспламенения данного топлива такой же, как у смеси, состоящей из 40% цетана и 60% альфа-метилнафталина. Чем выше цетановое число, тем короче задержка воспламенения.

В летний период эксплуатации дизель нормально запускается и плавно работает на топливе с цетановым числом 40-45 единиц. Для зимы желательно использование солярки с увеличенным на 5-10 единиц цетановым числом. Дальнейшее увеличение ЦЧ нецелесообразно, так как ведет к повышению удельного расхода топлива и дымности отработанных газов. Согласно стандартам, действующим в странах СНГ в отношении выпускаемого промышленностью дизтоплива, ЦЧ любой марки солярки - зимней, летней или арктической - должно быть не менее 45. Вероятно, по этой причине величина ЦЧ не отражается в маркировке дизельного топлива. Для сравнения: в Финляндии и Швеции, странах со схожими белорусским климатическими условиями, для дизтоплива принято цетановое число на уровне 48-49 единиц.

ЦЧ солярки можно увеличить добавлением присадок - препаратов на основе органических перекисей, а также алкилнитратов. Однако учитывая, что при "переборе" ЦЧ растет расход топлива и тем самым "улетучивается" экономическая привлекательность дизеля, рациональным является использование присадок, увеличивающих ЦЧ не более чем на 3-5 единиц. Следует знать, что практикуемое некоторыми автомобилистами в зимний период разбавление дизтоплива керосином или бензином, расширяя температурный предел использования летнего сорта солярки, в то же время снижает ЦЧ получаемой смеси. Более грамотное решение проблемы - использование антигелевых присадок, которые улучшают низкотемпературные свойства топлива, но на цетановое число не влияют либо несколько увеличивают его, что для зимней эксплуатации дизеля - полезно.

Сергей БОЯРСКИХ

http://www.autogazeta.com