2.5. Детонацияға шыдамдылық қасиеттері

Октан саны. Детонациялық тұрақтылық октан санымен бағаланатын отынның маңызды қасиеті. Октан саны жоғары отындарда детонацияның болуы мүмкін емес.

Отынның октан саны (ОС) дегеніміз - детонациялық тұрақтылығы бойынша сыналатын отынға тең изооктан мен қалыпты гептаннан тұратын жасанды түрде дайындалған қоспадағы изооктанның пайыздық мөлшері (көлемі бойынша). Изооктан С₈Н₁₈ атауымен белгілі триметилпентан дербес көмірсутегі қысу дәрежесінің ең үлкен жағдайында ғана детонацияға түседі, оның октан саны 100-ге тең. Ал қалыпты гептан С₇Н₁₆ детонациялық жануға өте бейім болуына байланысты оның октан саны 0-ге тең.

Автомобиль бензиндерінің зертханалық жағдайда детонацияға шыдамдылығын бағалау үшін қысу дәрежесі өзгермелі бір цилиндрлі қозғалтқыштардан жасалған қондырғылар көп тараған. Біздің елде октан санын анықтау үшін арнап жасалған, жан-жақты зерттелген УИТ-65 әмбебап қондырғысын қолданады. Қондырғының сынау қабілетін тұрақты қалыпта ұстау үшін ол автоматты электронды аспаппен жабдықталған. Автомобиль бензиндерінің ОС моторлы (МССТ 511-82) және зерттегіш тәсілдермен анықталады.

Бензиннің ОС төмендегідей анықтайды: УИТ-65 қондырғысы зерттелуші бензинмен жұмыс істегенде белгілі бір мөлшерде детонация пайда болғанша қозғалтқыштың қысу дәрежесін өзгертеді. Одан кейін зерттелуші бензиндегідей қысу дәрежесінде детонация мөлшері де сондай болып, жұмыс істейтін үлгі ретіндегі көмірсутектер қоспасын іріктейді. Мұндай қоспадағы изооктанның массалық үлесі – пайыз саны сыналушы бензиннің октан саны деп қабылданады. Моторлы және зерттегіш тәсілдер арқылы ОС анықтаудың сынау дәрежесі әр түрлі.

1-кесте.

Көрсеткіштер	Моторлы тәсіл	Зерттегіш тәсіл
Қозғалтқыш иінді білігінің айналу жиілігі, айналу/мин	900 10	600 6
Суыту жүйесіндегі температура, 0С	100 2	100 2
Ауаның температурасы, 0С	40-50	52 1
Қоспаның жылыту температурасы, 0С	149 1	Қоспа қыздырылмайды
Картердегі майдың температурасы, 0С	50-79	50-79
Тұтандырудың алдын алу, жоғары өлі нүктеге дейінгі иінді біліктің айналу бұрышы	Қысу дәрежесі 5 болғанда - 260, 7 болғанда – 190	Үнемі 130

Бензинді моторлы тәсілмен сынау ережесі зерттегіш тәсілмен сынаудан қатаң болып келеді. Сондықтан зерттегіш тәсілмен анықталған бензиннің ОС, моторлы тәсілмен анықталғаннан біраз жоғары болып келеді. Осы екі тәсілмен анықталған бензиннің ОС айырмашылығын «бензиннің сезгіштігі» дейді.

Қозғалтқыштың қызуы жоғарғы ретте болғанда бензиннің нақты детонацияға шыдамдылығы оның ОС-ын моторлы тәсілмен анықтағанға сәйкес, ал жылу кернеуі кем жағдайда зерттегіш тәсілге көбірек сәйкес болады.

Бензиндердің детонацияға шыдамдылығы толық оның құ­рамындағы көмірсутектердің санына және олардың құры­лы­мы­на байланысты. Отын құрамындағы көмірсутектерге жатпай­тын қоспалардың детонацияға шыдамдылығына ешқандай әсері жоқ.

Қазіргі тауарлы автомобиль бензиндері тікелей айыру, жылулық және каталитикалық крекинг, гидрокрекинг тәсілдері арқылы алынады, сонымен қатар полимерлеу, изомерлеу және риформинг тәсілдерімен өңделген құрамдас бөліктерін ара­ластыру арқылы бапталады. Тауарлы бензинде құрамдас бөлік­терінің ара қатынасының мөлшерін олардың детонациялық шыдамдылығына қарай анықтайды. Сонымен, біріншіден, қазіргі технологияны қолдану арқылы бензиндердің дето­нациялық шыдамдылығын 75-тен 94-ке дейін ұлғайтуға болады.

ОС көтерудің екінші жолы – негізгі бензинге изооктан, алкинбензол және т.б. сияқты моторлы тәсілмен анықталған ОС 100-ге дейінгі жоғары октанды құрамдас бөліктерді қосу. Мұндай сыңарларды негізгі бензинге 40%-ға дейін қосады.

Отындардың детонацияға шыдамдылығын арттырудың үшінші жолы – оған детонацияға қарсы антидетонаторларды қосу. Мұндай химиялық қосылыстар бензинге өте аз мөлшерде қосылғанымен (1кг бензинге 0,1г шамасында) детонациялық тұрақтылықты елеулі түрде ұлғайтады.

Детонацияға қарсы заттардың ішінде ең әйгілі және тиімдісі -тетраэтилқорғасын (ТЭҚ) Pb (С₂Н₅)₄. ТЭҚ – сарғыш немесе түссіз, тығыздығы жоғары (625кг/м³), суда ерімейтін, ал бензинде жақсы еритін сұйық зат. ТЭҚ-ның әсері бензолдан 600 есе артық. ТЭҚ-ның ең басты кемшілігі - оның уыттылығы.

ТЭҚ-ның детонацияға қарсы әсері бензиннің құра­мындағы көмірсутегінің түрлеріне байланысты. Анти­детонатор қосқаннан кейін бензиннің детонацияға төзімділігінің өсу қасиетін оның қабылдағыштығы дейді.

Парафин көмірсутегінің ТЭҚ-ды қабылдағыштығы ең жо­ғары, ал олефин, ароматты көмірсутектердікі ең азы. Сонымен, бензиннің қабылдағыштығы оның құрамындағы көмірсутектер­дің сипатына қарай анықталады.

Басқа бензиндерге қарағанда тікелей айырумен алынған бензиндердің ТЭҚ-ды қабылдағыштығы жоғары.

Антидетонатор ретінде таза ТЭҚ-ды қолдануға болмайды, себебі ол жанғаннан кейін шыққан заттар жану камерасының қабырғаларына қақ ретінде шөгіп жиналады да, аз уақыттан кейін қозғалтқыш жұмыс істеуін тоқтатады.

ТЭҚ жанғаннан кейін шығатын негізгі зат – қорғасын ок­си­ді, оның балқу температурасы өте жоғары (880⁰С), сондықтан сұр түсті қатты зат аса қызбайтын тетіктерге қонады.

ТЭҚ-ды бензинге ерекше қасиеті бар заттармен бірге қо­сады. Ондай заттар ретінде этил сұйықтарын пайдаланады. Этил сұй­­ықтары жанғанда қорғасын және оның оксидімен қаныққан бу қысымы өте жоғары, ал балқу температурасы төмен қосы­лыстар түзеді. Мұндай қосылыстар аластатқыш деген атаумен тараған.

Аластатқыш ретінде қолданатын этил сұйықтарының құ­ра­мында хлор, бром немесе хлор мен бром элементтері бар бром­ды этил, дибромэтан, дихлорэтан, монохлорнафталин сияқты заттарды қолданады.

Этилденген бензиндердің өзіндік ерекшеліктері бар, ондай бензинді қолданған кезде төмендегі ерекшеліктерді ескерген жөн:

- этилденген бензинмен жұмыс істеген қозғалтқышта күйе көп болады. Ол жұмыстың алғашқы сағаттарында қарқынды жи­на­ла­ды, одан кейінгі уақытта шөгінділер аз мөлшерде жиналға­ны­мен қорғасынның жалпы мөлшері өсіп отырады;

- жану камерасында қорғасын қосылыстарының шөгуі он­дағы күйенің тұтану температурасын төмендетеді. Одан қызу­мен тұтану мүмкіндігі туындайды;

- тұтандыру пілтесінің сенімді жұмысы оған шөккен күйе­нің құрамына байланысты. Қорғасын қосылыстары бар күйе­нің жоғары температурада электр кедергісі төмен болады. Ол жағдай тұтандыру пілтесінің электродтарының тұйық­та­луынан пілтенің жұмысын тұрақсыздандырады. Сондықтан этил­­денген бензинмен жұмыс істеу пілтенің жұмыс мерзімін кемітеді;

- этилденген бензин буланғанда ТЭҚ да, этил сұйықтары да әр цилиндрге біркелкі болып бөлінбей қозғалтқыштың жұмы­сын тұрақсыздандырады;

- этилденген бензиннің құрамында су болса, мүжілдіру қа­білеті артады. Оның себебі - аластатқыш қосылыстар сумен әре­кетке түсіп, қышқылдар түзеді. Сондықтан қозғалтқышты ұзақ уа­қыт сақтауға қойғанда оның цилиндрлерін арнаулы созымды сақ­тағыш майлармен өңдеу қажет;

- ТЭҚ ауадағы оттегінің, күн сәулесінің әсерінен ыдырап, тұн­ба ретінде бензиннен бөлінеді. ТЭҚ бөлінуі бензиннің ОС ке­мітеді;

- этилденген бензиндер уытты, сондықтан сақтану ереже­лерін мұқият орындаған жөн.