Вуглеводні, що входять до складу автомобільних бензинів нафтового походження, мають низку температуру застигання та пологу вязкістно-температурну характеристику. Внаслідок чого бензини застигають при температурах нижче мінус 60 °С, а в’язкість незначно підвищується при зниженні температури до мінус 50…60 °С. Тому, для оцінки прокачуваності автомобільних бензинів без киснемісткіх компонентів в умовах їх використання, нема необхідності визначати низькотемпературні характеристики.
Вміст механічних домішок у бензині залежить, у значній мірі, від умов зберігання і транспортування, оскільки, в основному, механічні домішки представляють собою продукти корозії резервуарів, трубопроводів, паливних баків та лише частково ґрунтовий пил. Наявність механічних домішок у бензині при роботі двигуна прискорює знос циліндро-поршневої групи. Так, підвищення у бензині вмісту кварцового пилу до 40 г/т збільшує інтенсивність зносу циліндрів у шість разів.
Нормативна документація на якість автомобільного бензину, що діє в Україні, включає такі стандарти: державний стандарт України (ДСТУ 4063–2001), технічні умови України (ТУ У 00149943.501–98 та ТУ У 320.00158764.025–99), стандарт України ДСТУ 320.00140043.015–2000. Слід відзначити, що виробництво та застосування етилованих бензинів регламентовано постановою Кабінету Міністрів України від 1 жовтня 1999 р., яке повністю забороняє використання бензинів, які містять етилову рідину з 1 січня 2005 року.
Основна частина палив імпортується з Росії, Білорусії і Литви. Російські нафтопереробні заводи випускають автомобільний бензин по ГОСТ Р 51105–97, а також по союзним ТУ і технічним умовам Російської Федерації (ТУ 38. 301–25–41–97, ТУ 38. 401–58–127–95 та ін.) Підприємства Білорусії і Литви також виробляють свою продукцію, в основному, по російським нормативним документам. У країнах Європейської Спілки випускається автомобільний бензин, що відповідає вимогам європейського стандарту EN 228. Близькі до них за якістю автомобільні бензини, які випускаються у країнах Центральної Європи. При імпорті нових марок автомобільного бензину з країн ближнього і дальнього зарубіжжя сертифікуватися вони будуть відповідно вимог нормативної документації, яка діє в Україні.
Бензини автомобільні по ДСТУ 4063–2001
Цей новий державний стандарт, що прийшов на зміну ГОСТ 2084–77, термін початку дії з 1 липня 2002 р., встановлює вимоги до автомобільного бензину марок:
А-76 – з октановим числом по моторному методу не менше 76;
А-80 – з октановим числом по дослідницькому методу не менше 80;
А-92 – з октановим числом по дослідницькому методу не менше 92;
А-95 – з октановим числом по дослідницькому методу не менше 95;
А-98 – з октановим числом по дослідницькому методу не менше 98.
Додатково у цьому стандарті введенні обмеження на вміст ароматичних вуглеводнів, встановлено верхні та нижні межі густини, вперше регламентується вміст киснеміских компонентів: метанолу, етанолу, спиртів, ефірів.
Бензини автомобільні з підвищеним кінцем кипіння по ТУ У 00149943.501–98
Протягом тривалого часу температура кінця кипіння обмежувалася значенням не вище 195ºС для літніх і не вище 185 ºС для зимових бензинів. Однак, внаслідок світової кризи останніх років та загального збільшення кількості машин з іскровим запаленням, було прийняте рішення підвищити температуру кінця кипіння до 215 ºС, незважаючи на неповне згоряння при використанні таких бензинів, внаслідок чого підвищується витрата палива, знижується потужність та економічність двигуна. Стандарт встановлює вимоги до автомобільного бензину марок:
А-80 – з октановим числом по дослідницькому методу не менше 80;
А-92 – з октановим числом по дослідницькому методу не менше 92;
А-95 – з октановим числом по дослідницькому методу не менше 95;
А-96 – з октановим числом по дослідницькому методу не менше 96.
Бензин автомобільний А-98 по ТУ У 320.00158764.025–99
Збільшення сучасних високофорсованих автомобілів з двигунами, які вимагають палив з високими антидетонаційними характеристиками, послужило введенню тільки автомобільного бензину А-98 з октановим числом по дослідницькому методу не менше 98.
Бензині моторні сумішеві по ДСТУ 320.00140043.015–2000
Також для зменшення дефіциту високооктанових бензинів в Україні було введено галузевий стандарт на бензини моторні сумішеві неетиловані, які містять високооктанову киснемістку добавку, що представляє собою 99% етиловий спирт. Недоліком бензино-спиртової суміші є фазова нестабільність, тобто розшарування у присутності води, що обумовлює малий термін їх зберігання – до 3 місяців. Стандарт встановлює вимоги до автомобільного бензину марок:
А-80Ек – з октановим числом по дослідницькому методу не менше 80;
А-92Ек – з октановим числом по дослідницькому методу не менше 92;
А-95Ек – з октановим числом по дослідницькому методу не менше 95;
А-98Ек – з октановим числом по дослідницькому методу не менше 98.
3. Експлуатаційні властивості та використання дизельного палива
Умови застосування та вимоги до дизельного палива
По класифікації рідких нафтових палив за призначенням, до другої групи віднесені палива для поршневих двигунів із займанням від стиску – дизельне паливо. Дизельне паливо – це складне утворення парафінових (10…40%), нафтенових (20…60%) і ароматичних (14…30%) вуглеводнів та їх похідних середньої молекулярної маси 110…230, що википають у межах 170…380 0C.
У сільському господарстві дизельне паливо використовується для роботи тракторів, комбайнів та інших самохідних сільськогосподарських машин, вантажних автомобілів, деяких стаціонарних дизелів. У середньому по Україні 73% дизельного палива йде на тракторні роботи, 9,8% – на роботу самохідних комбайнів, землерийних машин, автомобілів і стаціонарних двигунів, 17,5% – на приготування трав’яного борошна, спалювання у теплових установках та інші потреби. Це становить долю використання дизельного палива у цій галузі близько 40%. У перспективі планується перехід на дизельне паливо двигунів більшості вантажних та багатьох легкових автомобілів, тобто до 2010 року прогнозується збільшення його використання більш ніж у чотири рази. Основна перевага дизелів – висока економічність: питомі витрати палива менше на 20…30%, ніж у карбюраторних двигунів. А коефіцієнт корисної дії (ККД) дизелів (45%) на цей час на 10% перевищує ККД карбюраторних двигунів (35%) і мають, крім цього, цілий ряд таких переваг, як можливість форсування наддувом. Крім того, дизельне паливо менш вогненебезпечне, завдяки гіршій випаровуваності значно зменшує втрати від випаровування при транспортуванні і зберіганні; саме використання дизельного палива розглядається як засіб збільшення паливних ресурсів за рахунок застосування більш вагових нафтових фракцій – типа керосину, газойлю та їх сумішей.
У дизельних двигунах випаровування палива здійснюється у повітрі, нагрітому до високих температур (близько 700 0C). Утворення горючої суміші забезпечують найбільш висококиплячі фракції продуктів переробки нафти. У швидкохідних дизелях з високим числом обертів колінчастого валу застосовують низькокипляче паливо, бо час на випаровування та сумішоутворення у них менше ніж у середньо – та тихохідних двигунах.
Значні вимоги, які пред’являють до сучасних дизелів, призвели до розвитку різних засобів організації робочого процесу та сумішоутворення (об’ємне, пристінне, комбіноване). Однак, спільним є те, що у дизелях використовується внутрішнє сумішоутворення (утворення суміші безпосередньо у циліндрі). Процес сумішоутворення починається фактично у момент початку вприскування палива у нагріте повітря (температура близько 4000…5000C і тиск – 2,5…3 МПа) у кінці такту стиску і завершується одночасно з кінцем горіння. Таким чином, на випаровування палива та перемішування його з повітрям відведено дуже мало часу (0,6*10 -3…2*10 -3 с). Щоб паливо за цей час встигло випаруватись, розмір краплин повинен бути у межах 10…20 мкм, а із зменшенням діаметру краплин зростає швидкість їх нагріву. Якість сумішоутворення та згоряння визначається характеристиками вприску палива та його розпилу, швидкостями пересування повітря у камері згоряння, геометричними характеристиками та матеріалом розпилювача і камери згоряння, якістю палива (випаровуваністю, в’язкістю та інше). Особливо важливо у процесі згоряння запобігти великій швидкості зросту тиску, що обумовлює жорстку роботу та великі навантаження на деталі двигуна. Меншу жорсткість роботи забезпечують палива з кращим займанням.
Сучасна паливна апаратура дизелів складається з високоточних деталей (зазори у плунжерних парах складають 2…5 мкм), які здійснюють зворотно-поступальні та обертальні рухи відносно один одного на великих швидкостях. У процесі дозування та стискання паливо протікає по каналам паливної апаратури на величезних швидкостях. Ці фактори обумовлюють жорсткі вимоги до чистоти дизельного палива і вмісту води у ньому, а також до в’язкості та наявності змащувальних властивостей.
Особливі проблеми виникають при використанні дизельних палив у зимовий період. При зниженні температурі у паливі утворюються кристали парафінів, що веде до підвищення в’язкості. Забиваючи фільтри тонкої очистки, виникає загроза неможливості проходження палива через них. З цих причин, при використанні дизельних палив при мінусових температурах, вони повинні зберігати можливість до фільтрації і рухливості.
Таким чином, особливості процесів сумішоутворення та згоряння у дизелях, а також конструкції паливних систем пред’являють цілий ряд вимог до фізико – хімічних та експлуатаційних властивостей палив, що забезпечують надійну та довгострокову роботу сучасних і перспективних дизельних двигунів у різноманітних кліматичних умовах, високі енергетичні та економічні показники, а також низьку токсичність відпрацьованих газів.