Ukazovateľom ukazujúcim pomer rôznych zložiek v príslušnom produkte je odolnosť benzínu voči klepaniu. Toto je zahrnuté v tomto článku.
Koncept detonácie
Posledné nastáva, keď sa zmes benzínu a vzduchu spontánne zapáli v časti, ktorá je najďalej od zapaľovacej sviečky. Jeho horenie je výbušné.
Optimálne podmienky pre jeho prúdenie sa vytvárajú v časti spaľovacej komory, v ktorej je zvýšená teplota a veľká expozícia zmesi.
Klepanie možno rozpoznať podľa charakteristických kovových klepaní, ktoré vznikajú v dôsledku odrazu rázových vĺn od stien spaľovacej komory a výsledných vibrácií valcov.
Môže dôjsť k nárazovému spaľovaniu benzínupravdepodobnejšie, ak sú v spaľovacej komore usadeniny uhlíka, ako aj pri zhoršení stavu motora. Tento jav vedie k zníženiu jeho výkonu, poklesu ekonomických ukazovateľov, ako aj toxikologických ukazovateľov výfukových plynov.
Vlastnosti benzínov, ktoré spôsobujú detonáciu
Sem patria: frakčné zloženie, obsah síry, stabilita z fyzikálneho a chemického hľadiska, štruktúra uhľovodíkov atď.
Najvyššia detonačná odolnosť je typická pre aromatické uhľovodíky a najnižšia - pre normálne parafínové. Ostatné, ktoré sú súčasťou benzínu, zaberajú medzipolohu.
Vyhodnoťte odolnosť benzínu voči klepaniu podľa oktánového čísla.
Spôsoby, ako zabrániť výbuchu
Je potrebné tomu zabrániť v čase chodu motora, keď je vozidlo v pohybe, a preto je nevyhnutné prijať neodkladné opatrenia, aby sa v čo najväčšej miere zabránilo poškodeniu motora. Okrem toho by sa úsilie dizajnérov malo zamerať na vývoj posledného s komplexným protikladom k uvažovanému fenoménu.
Jedným z hlavných spôsobov, ako zabrániť potenciálnej detonácii, je vyrábať benzín s dostatočne vysokou odolnosťou proti klepaniu.
Určenie oktánového čísla
Vyššie sme sa rozhodli, aké číslo určuje odolnosť benzínu voči klepaniu. Oktánové číslo (OC) sa určuje pomocou jednovalcazariadenia s dynamickým kompresným pomerom, pomocou výskumných alebo motorických metód. Keď sa určí, vykoná sa spaľovanie študovaného benzínu a referenčného paliva so známou požadovanou hodnotou. Zloženie posledne menovaného zahŕňa heptán s RON=0 a izooktán s RON=100.
Pri testovaní sa do tohto zariadenia naleje benzín. Pri vykonávaní výskumu sa kompresný pomer postupne zvyšuje, až kým sa neobjaví detonácia, po ktorej sa do motora naplní referenčné palivo s predbežným meraním detonácie a stanovením kompresného pomeru, ktorý k tomu viedol. Objemový obsah izooktánu v zmesi určuje OC.
Názov značky benzínu môže obsahovať písmeno „I“. To naznačuje, že OC bola určená výskumnou metódou. V prípade jeho absencie sa použila motorická metóda. Hodnoty SP získané rôznymi metódami sa trochu líšia. Preto musí byť oktánové číslo pre odolnosť benzínu proti klepaniu sprevádzané údajom o metóde, ktorou bola jeho hodnota určená.
Posledná hodnota je určená metódou motora pri nominálnom zaťažení a metódou výskumu - pri nestabilných režimoch.
Okrem týchto dvoch metód možno na určenie NI použiť aj cestnú metódu. Zmesi obsahujúce normálny heptán a izooktán sa privádzajú do zahriateho motora. Auto sa v priamom prevode zrýchli na maximálnu možnú rýchlosť a nastavuje sa časovanie zapaľovania, kým klepanie nezmizne. Potom sa podľa rovnakej metódy určí nastavenie zapaľovania,pri ktorej sa spustí detonácia. Základná krivka je vytvorená v závislosti od stupňa uhla natočenia kľukového hriadeľa, podľa ktorého sa určuje OC.
S cieľom zvýšiť OC primárne benzíny sa podrobujú katalytickému reformovaniu. O koľko sa zvýšia, závisí nepružnosť týchto režimov.
Benzíny s tepelným procesom sú lepšie v odolnosti voči klepaniu ako tie priame.
Koncept zvyšovania odolnosti voči klepaniu
Vyššie uvedené znamená, že táto hodnota sa musí zvýšiť, aby sa predĺžila životnosť motora.
Na zvýšenie odolnosti benzínu proti klepaniu sa používajú špeciálne prísady proti klepaniu. Oktánové číslo sa zvyšuje so zvyšovaním molárnej hmotnosti uhľovodíkov a stupňom rozvetvenia uhlíkového reťazca, ako aj s premenou alkánov na alkény, naftény a aromatické uhľovodíky s rovnakým počtom atómov uhlíka.
Spôsoby zvýšenia príslušného indikátora. Charakteristika etylbenzínov
Existujú nasledujúce spôsoby, ako zlepšiť odolnosť benzínov voči klepaniu:
- Zavedenie vysokooktánových komponentov;
- výber surovín a technológie spracovania;
- Predstavenie antidetonov.
Donedávna bol hlavným z nich tetraetylolovo (TEP), čo je jed vo forme kvapaliny, nerozpustný vo vode, ale ľahko rozpustný v ropných produktoch.
Avšak olovo ako produktspaľovanie sa hromadí v spaľovacej komore, čo zvyšuje kompresiu motora. Preto sa spolu s TPP do benzínu pridávajú lapače tohto prvku, ktoré pri spaľovaní tvoria prchavé látky, ktoré sa odstraňujú výfukovými plynmi.
Ako posledné látky môžu byť použité tie, ktoré obsahujú halogény, ako je bróm alebo chlór. Zmes vychytávača s TES sa nazýva etylová kvapalina. Benzíny, v ktorých sa používa, sa nazývajú olovnaté. Sú prudko jedovaté a ich použitie musí byť sprevádzané použitím zvýšených bezpečnostných opatrení.
Postupom času sa začali zavádzať nové požiadavky na ekologickosť motorov, čo viedlo k prechodu na bezolovnatý benzín.
Charakteristika bezpečnejších antidetonačných prísad
Bezolovnatý benzín si vyžadoval zmenu technológie výroby tohto produktu a použitie antidetonačných prísad, ktoré by sa vyznačovali zníženou toxicitou.
Odolnosť benzínu proti klepaniu sa hodnotí okrem iného aj použitím netoxických antidetonačných činidiel v benzíne. Účinnosť na úrovni TPP vykazujú mangánové látky, čo sú netoxické kvapaliny. Našli však obmedzené použitie, pretože znižujú životnosť motora.
Prísada metyl-terc-butyléter (MTBE) s fyzikálnymi a chemickými vlastnosťami podobnými benzínu sa považuje za perspektívnu. Keď sa do paliva pridá v množstve 10%, oktánové číslo sa zvýši o 5-6 jednotiek.
Pre vysokooktánové benzínypoužite organickú látku nazývanú kumén.
Okrem toho sa používajú vysokooktánové prísady na báze jednosýtnych alkoholov a izobutylénu.
Étery našli najväčšiu distribúciu pri výrobe čistého benzínu.
Používajú sa aj organické zlúčeniny železa, prísady na báze mangánu na báze N-metylanilínu, odparafínovaný rafinát
Okrem toho je možné namiesto TPP v benzíne použiť tetrametylolovo (TMS), ktoré sa lepšie odparuje a je rovnomernejšie rozložené vo valcoch.
Z praxe využívania tepelných elektrární
Motoristi s výraznými vodičskými skúsenosťami poznajú „červené sviečky“. Farba sviečok v tejto farbe nastala, keď sa do benzínu s nízkym oktánovým číslom namiesto TPP so scavengermi pridal čistý antidetonačný prostriedok. To viedlo k prvenstvu týchto zariadení. Potom už nie je možné sviečky opravovať a reštaurovať. Odolnosť benzínu voči klepaniu sa teda nevyznačuje nepremysleným, ale správnym použitím antidetonačných prostriedkov špeciálne navrhnutých na tento účel.
Olovnaté benzíny prispievajú k menšiemu opotrebovaniu vačiek vačkového hriadeľa v porovnaní s benzínmi bez CHP. Predpokladá sa, že produkty vzniknuté v dôsledku spaľovania padali cez olej na povrch, ktorý ho chránil pred opotrebovaním. Ten sa tiež znížil v porovnaní s ostatnými časťami motora pri použití olovnatých benzínov.
Iné palivové prísady
Na inhibíciu oxidačných reakcií sa do benzínu pridávajú antioxidantyprísady, ktorými môže byť drevný decht, čo je zmes fenolov s olejmi, paraoxyfenylamín a PF-16, čo je zmes fenolov.
Na zabránenie námrazy karburátora sa používajú prísady proti námraze. Používajú sa ako zlúčeniny, ktoré rozpúšťajú vodu a vytvárajú s ňou nízkotuhnúce zmesi, ako aj tvoria škrupinu na časticiach ľadu, čím bránia ich rastu a usadzovaniu na stenách karburátora.
Na odstránenie usadenín možno použiť rôzne detergentné prísady.
Faktory ovplyvňujúce posudzovaný ukazovateľ
Odolnosť benzínu proti klepaniu sa nehodnotí len podľa oktánového čísla. Je ovplyvnená rôznymi faktormi.
Klepanie sa zvyšuje so zvyšujúcou sa kompresiou motora, zväčšujúcim sa priemerom valca, použitím liatinových piestov a hláv. Tieto faktory sú konštruktívne.
Funkcie zvyšujúce klepanie zahŕňajú zvýšenie zaťaženia motora pri konštantných otáčkach kľukového hriadeľa alebo zníženie otáčok motora pri konštantnom zaťažení so zvýšeným časovaním zapaľovania, znížením vlhkosti vzduchu, zvýšením vrstva sadzí v spaľovacej komore a teplota spaľovania chladiacej kvapaliny.
Okrem toho je detonácia spôsobená vplyvom fyzikálnych a chemických faktorov. Tie sú spôsobené tým, že palivo je schopné vytvárať peroxidové zlúčeniny, ktoré pri dosiahnutí určitej koncentrácie prispievajú k tvorbetohto fenoménu. Rozklad týchto zlúčenín prebieha pomerne rýchlo, pričom sa uvoľňuje teplo a vytvára sa „studený“plameň, ktorý pri šírení nasýti zmes produktmi rozpadu peroxidu. Obsahujú aktívne centrá, vďaka ktorým sa objavuje predok horúceho plameňa.
Hlavným fyzikálnym faktorom je kompresný pomer motora. Je priamo úmerná tlaku a teplote v spaľovacej komore. Po dosiahnutí kritických hodnôt sa časť pracovnej zmesi zapáli a vyhorí výbušnou rýchlosťou.
Odolnosť proti klepaniu rôznych typov motorov
Vysoká odolnosť motorových benzínov voči klepaniu je typická pre motory na ľahké palivo. Zabezpečuje normálne spaľovanie týchto druhov palív v rôznych prevádzkových režimoch motora. Proces detonácie v tomto prípade bol diskutovaný vyššie.
Na zabezpečenie normálneho pracovného cyklu v dieselových motoroch, ktoré fungujú samovznietením po stlačení pracovnej zmesi, musí byť odolnosť paliva voči klepaniu nízka. Pre tieto motory sa používa charakteristika ako „cetánové číslo“, ktoré ukazuje časový úsek od vstupu paliva do valca po začiatok jeho spaľovania. Čím je vyššia, tým kratšie je oneskorenie, tým hladšie prebieha spaľovanie palivovej zmesi.
Stupeň benzínu
Okrem odolnosti benzínu voči klepaniu pre letecké typy tohto paliva sa používa pojem akosť. Ona jeukazuje, do akej miery sa výkon mení, keď jednovalcový motor beží na bohatú zmes na skúmané palivo, v porovnaní s výkonom vyvinutým rovnakým motorom na izooktán, ktorého výkon sa berie ako 100 jednotiek triedy alebo 100 %.
Na záver
Odolnosť benzínu voči klepaniu je parameter, ktorý charakterizuje schopnosť tohto typu paliva odolávať samovznieteniu počas kompresie. Vzťahuje sa na najdôležitejšie charakteristiky akéhokoľvek paliva vrátane príslušného typu. Pre motory na ľahké palivo sa určuje prostredníctvom oktánového čísla. Na zvýšenie tohto ukazovateľa sa používajú vysokooktánové prísady, zavádzajú sa antidetonačné činidlá, vyberajú sa suroviny a vyvíjajú sa technológie na jeho spracovanie.
