Файл: Гуреев, А. А. Автомобильные эксплуатационные материалы учебник.pdf

5. При испарении этилированного бензина в карбюраторе двигателя количество ТЭС, попадающее в каждый цилиндр, оказывается неоди­ наковым. Кроме неравномерного распределения ТЭС, наблюдается не­ равномерное распределение и выносителя. Так, наиболее распростра­ ненный выноситель бромистый этил (жидкость Р-9) кипит при темпера­

различных фракций приводит к тому, что в одни цилиндры попадает смесь с избытком ТЭС и недостатком выносителя, в другие — наоборот. В тех цилиндрах, где не хватает выносителя, наблюдается ухудшение выноса продуктов сгорания ТЭС и повышение нагарообразования. Избыток выносителя приводит к увеличению коррозии деталей двига­ теля.

6. Одна из характерных особенностей этилированных бензинов — это их способность оказывать корродирующее действие на металлы в присутствии воды.

Галоидорганические соединения, используемые в качестве выносителей, реагируют с водой, образуя галоидоводородные кислоты. Такие кислоты корродируют оцинкованное железо, магниевые сплавы, в мень­ шей мере алюминий и бронзу. Наибольшая коррозия металла обычно наблюдается на границе раздела бензинового слоя с водным. Металл, соприкасающийся только с водой или только с бензином, подвержен коррозии в меньшей степени. Вода, извлекая часть выносителя, на­ рушает соотношение между ТЭС и выносителем, что приводит к увели­ чению нагарообразования при использовании таких бензинов.

Хранение этилированных бензинов на водяных подушках кате­ горически запрещается.

Галоидоводородные кислоты могут образовываться при разложении выносителя при высоких температурах в условиях камеры сгорания. В частности, бромистый водород и в парообразном состоянии обладает высокой активностью и способен корродировать металлы. Следы та­ кой «горячей» коррозии обычно можно наблюдать на гнездах и направ­ ляющих втулках выпускных клапанов и свечах.

Однако наибольшее коррозионное воздействие галоидоводородных кислот, образующихся при сгорании, наблюдается при длительных ос­ тановках двигателя, когда кислоты успевают раствориться в капель­ ках воды, сконденсировавшихся из продуктов сгорания. На месте осе­ дания таких капелек через некоторое время можно обнаружить следы коррозии в виде неглубоких изъязвлений в металле. Поэтому при необ­ ходимости поставить двигатель на консервацию после работы на этилированном бензине следует пользоваться специальными консервационными смазками.

7. Тетраэтилсвинец при обычных температурах хранения и при­ менения подвергается окислению кислородом воздуха с образованием нерастворимых в бензине продуктов. Этилированный бензин при хра­ нении может помутнеть. В нем появляются мелкие взвешенные ча­ стицы, оседающие со временем на дно тары в виде легко подвижного белого осадка. Исследование такого осадка показало, что он состоит

главным образом из соединений свинца, образовавшихся при окисле­ нии и разложении ТЭС.

Разложение ТЭС особенно ускоряется под действием солнечного света. Обычно при хранении и применении бензин достаточно надежно защищен от солнечного света. Все же иногда он может подвергнуться более или менее длительному воздействию солнечных лучей, например в открытом стеклянном баллоне бензораздаточной колонки. В таких случаях уже через несколько часов может появиться осадок свинцо­ вых соединений.

Разложение ТЭС ведет к снижению детонационной стойкости бен­ зинов. Кроме того, образующийся осадок свинцовых соединений пре­ пятствует нормальному использованию этилированных бензинов вслед­ ствие забивки фильтров, бензопроводов, жиклеров и т. д.

Начавшееся разложение ТЭС в бензинах прогрессивно ускоряется. Автомобильные этилированные бензины, в которых разложение ТЭС только началось, могут быть использованы в качестве топлива для двигателей только после тщательной фильтрации. Бензин после филь­ трации должен быть немедленно израсходован, так как разложение ТЭС будет продолжаться.

8. Наиболее существенным недостатком этилированных бензинов является их токсичность. Этиловая жидкость так же, как и чистый тетраэтилсвинец, является стойким ядом, сильно действующим на ор­ ганизм человека.

Все операции с этиловой жидкостью, особенно добавление ее к бензинам (этилирование), могут вызвать отравление людей, поэтому их необходимо выполнять с тщательным соблюдением всех профи­ лактических правил. В связи с этим бензин этилируют только на заво­ дах, где имеется специальное смесительное оборудование.

Этилирование или доэтилирование бензинов без специального оборудования грозит отравлением и потому категорически запрещено.

Вэтиловую жидкость добавляются красители, чтобы предотвратить

ееиспользование не по назначению.

Вэтилированных автомобильных бензинах содержание ТЭС очень мало и ядовитость их во много раз меньше, чем ядовитость этиловой жидкости. Многолетний опыт применения этилированных автомобиль­ ных бензинов во всем мире показывает, что при соблюдении элемен­ тарных правил предосторожности можно полностью избежать вредного действия ТЭС на организм человека.

Для предотвращения использования не по назначению этилирован­ ные бензины окрашивают. Для удобства пользования разные марки бензинов окрашивают в различные цвета.

В последние годы внимание исследователей привлеко другое орга­ ническое соединение свинца — тетраметилсвинец (ТМС). Оказалось, что в высокооктановых ароматизированных автомобильных бензинах ТМС более эффективен, чем ТЭС.

Более высокая эффективность ТМС, видимо, обусловлена его боль­ шей термической устойчивостью и способностью разлагаться на актив­ ные радикалы при более высокой температуре. Температурные условия в современных форсированных двигателях с высокой степенью сжатия

66

значительно возросли. В новых двигателях при более жестких темпе­ ратурных условиях ТЭС, очевидно, разлагается слишком рано, поэтому часть образующихся активных радикалов расходуется непроизводи­ тельно, не обрывая цепей предпламенных реакций, ведущих к детона­ ции. Тетраметилсвинец вследствие большей термической стабильно­ сти разлагается в современных двигателях, очевидно, в момент наи­ большего развития преддетонационных реакций.

Большим преимуществом ТМС по сравнению с ТЭС является более низкая температура кипения и более высокое давление насыщенных паров (табл. 18).

Т а б л и ц а 18

Физические свойства тетраэтилсвинца и тетраметилсвинца

Это преимущество ТМС особенно резко сказывается на тех двигате­ лях, где имеет место значительная неравномерность распределения фракций бензина по цилиндрам двигателя. В таких двигателях высококипящий ТЭС идет вместе с хвостовыми фракциями бензина и в боль­ шем количестве поступает в те цилиндры, куда поступает больше жид­ кой пленки. ТМС, обладая большей испаряемостью, равномернее распределяется по цилиндрам, что обеспечивает лучшее использование аитидетонационных свойств бензина.

В 1951 г. впервые синтезированы металлоорганические соединения, молекула которых представляет собой «сэндвич» с атомом переходного металла, расположенным между двумя циклопентадиенильными коль­ цами.

Среди синтезированных соединений наиболее эффективными анти­ детонаторами оказались соединения марганца — циклопентадиенилтрикарбонил марганца (ЦТМ) и метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца (МЦТМ).

Все основные исследования и испытания за рубежом проведены с МЦТМ [СН3С5Н4Мп (СО)31, а в СССР с ЦТМ [С5Н5Мп (СО)3].

Эффективность марганцевых антидетонаторов исследована на мно­ гих углеводородах и бензинах.

В бензине А-66, состоящем в основном из парафиновых и олефино­ вых углеводородов, ЦТМ оказался более эффективен, чем ТЭС. В бен­ зине А-72 оба антидетонатора (ЦТМ и ТЭС) показали примерно одина­ ковую эффективность (табл. 19). В бензинах каталитического крекинга и особенно риформинга эффективность ЦТМ ниже, чем ТЭС. В сред­ нем, очевидно, следует считать, что эффективность ЦТМ и ТЭС при

3*

G7

добавлении их в товарные автомобильные бензины примерно одинако­ ва (при одинаковой концентрации по весу антидетонаторов в целом). Если определять эффективность антидетонаторов при одинаковой кон­ центрации металлов, то марганцевые антидетонаторы оказываются значительно эффективнее ТЭС.

С увеличением концентрации ЦТМ в бензинах эффективность его снижается, при этом характер изменения октановых чисел в зависи­ мости от концентрации антидетонатора примерно одинаков как для ЦТМ, так и для ТЭС.

Основным недостатком ТЭС, как уже говорилось, является его высокая токсичность. Результаты обследования ЦТМ показали, что добавление ЦТМ в количестве до 1 г/кг не повышает токсичности бензина. Это основное и решающее преимущество ЦТМ по сравнению с ТЭС.

ЦТМ в применяемых концентрациях растворяется в бензинах при обычных температурах полностью и быстро, в воде нерастворим, водою из бензинов не извлекается, при низких температурах из бен­ зиновых растворов не выпадает.

При работе двигателя на бензинах с ЦТМ отмечены две характер­ ные особенности образующихся нагаров. Первая особенность состоит в том, что такой нагар вызывает преждевременное воспламенение рабо­ чей смеси от тлеющих частиц. Частота возникновения калильного зажи­ гания практически прямо пропорциональна концентрации ЦТМ в бен­ зине. Добавление соединений фосфора (трикрезилфосфат) эффектив­ но снижает частоту калильного зажигания. При этом оптимальная кон­ центрация трикрезилфосфата составляет 20% от теоретически необхо­ димого количества для перевода содержащегося в бензине марганца

68

в ортофосфат (около 0,16 мл трикрезилфосфата на 1 кг бензина при со­ держании ЦТМ 0,8 г/кг).

Вторая особенность нагаров, остающихся в двигателе после сгора­ ния бензинов с ЦТМ, состоит в том, что они вызывают перебои в рабо­ те свечей зажигания.

При работе двигателя на бензинах с ЦТМ нагар, образующийся на изоляторах свечей зажигания, является проводником тока и вызы­ вает утечку тока по поверхности изолятора (шунтирующее действие нагара). Кроме того, обнаружено образование между электродами све­ чи тонких токопроводящих нитей, вызывающих замыкание электродов (мостикообразование). Отложения нагара на электродах сокращают межэлектродный промежуток и ухудшают условия образования ис­ крового разряда.

При длительных испытаниях полноразмерного двигателя на стенде установлено, что на бензине с ЦТМ в количестве 0,8 г/кг свечи зажи­ гания без чистки от нагара могут работать всего лишь около 29 ч. Естественно, такая продолжительность работы свечей зажигания не­ приемлема для условий эксплуатации автомобилей.

Введение в состав марганцевого антидетонатора бромистого этила — выносителя, применяемого для выноса продуктов сгорания тетраэтил­ свинца, позволяет продлить работоспособность свечей зажигания без их очистки в среднем до 60—70 ч.

Еще больший эффект показало добавление к ЦТМ такого соедине­

Количество нагара при введении выносителей уменьшается незна­ чительно, так как действие этих добавок связано не столько с выно­ сом соединений марганца, сколько с их «преобразованием». Очевидно, будущие эффективные добавки к марганцевому антидетонатору следует называть не выносителями, а преобразователями нагара. Поиски таких соединений в настоящее время ведутся.

§ 5. ФРАКЦИОННЫЙ СОСТАВ

Фракционный состав — один из важнейших показателей каче­ ства автомобильных бензинов. От фракционного состава бензина за­ висят такие характеристики двигателя, как легкость и надежность пуска, длительность прогрева, приемистость автомобиля и другие эк­ сплуатационные показатели.

Фракцией называют часть бензина, выкипающую в определен­ ных температурных пределах. Содержание в бензине тех или иных фракций характеризуют его фракционным составом.

Фракционный состав бензинов определяется перегонкой в опре­ деленных стандартизованных условиях на специальном приборе

(рис. 25).

В колбе прибора при помощи газовой горелки нагревают 100 мл бен­ зина и по термометру отмечают температуры, при которых заканчива­ ется перегонка определенного количества бензина. Для автомобиль-

69