3. Антидетонационные свойства

Детонация - это процесс очень быстрого завершения процесса сгорания в результате самовоспламенения части рабочей смеси и образования ударных волн, распространяющихся со сверхзвуковой скоростью (1500 - 2000 м/с), в то время как при нормальном сгорании смеси средняя скорость распространения пламени составляет 10 - 40 м/с.

К признакам детонационного сгорания бензина относятся: характерный резкий металлический стук в цилиндрах, вибрация и неустойчивая работа двигателя, периодически появляющийся черный дым отработавших газов. При длительной эксплуатации двигателя с детонацией могут возникнуть механические повреждения его деталей: прогар поршней и клапанов, пригорание поршневых колец, разрушение изоляции свечей, растрескивание вкладышей шатунных подшипников.

Детонационная стойкость бензина зависит от его углеводородного состава. Наибольшей детонационной стойкостью обладают ароматические углеводороды, меньшей - изопарафиновые углеводороды.

Детонационную стойкость бензинов оценивают октановым числом (ОЧ). У топлив с более высоким ОЧ при прочих равных условиях менее вероятно возникновение детонации. Октановое число автомобильных бензинов определяют двумя методами моторным (на установке ИТ9-2М) и исследовательским (на установке ИТ9-6). Установка ИТ9-6 позволяет определить октановые числа по обоим методам.

Моторным методом ОЧ определяют на одноцилиндровой установке ИТ9-2М, позволяющей проводить испытания с переменной степенью сжатия (от 4 до 10 единиц). На ней сравнивают детонационную стойкость исследуемого бензина с эталонным топливом, в состав которого входят углеводорода: изооктан и нормальный гептан. Разное строение при близких физических свойствах этих углеводородов обуславливает резкое отличие их детонационной стойкости. ОЧ изооктана - углеводорода парафинового ряда изомерного строения, отличающегося высокой детонационной стойкостью (начинает детонировать только в двигателях с очень высокой степенью сжатия), принято за 100 единиц. ОЧ сильно детонирующего гептана - углеводорода парафинового ряда, нормального цепочного строения - принятого за 0 единиц. Смесь изооктана и нормального гептана имеет ОЧ, равное процентному содержанию в ней (по объему) изооктана.

Октановое число - условную единицу измерения детонационной стойкости бензинов - указывают во всех его марках. Например, детонационная стойкость бензина марки АИ-76 должна быть такой же, как у эталонной смеси, состоящей из 76-77% изооктана и 23-24% гептана.

Исследовательским методом детонационную стойкость бензина определяют на установке ИТ9-6 в режиме работы легкового автомобиля при его движении в условиях города В этом случае в марку бензина включают букву "И", например, АИ-95 - автомобильный бензин с октановым числом по исследовательскому методу не менее 95.

Разница в ОЧ, определенных по исследовательскому и моторному методам, составляет 7-10 единиц (при исследовательском методе величина ОЧ выше).

В топлива, антидетонационные свойства которых не соответствует эксплуатационным требованиям, добавляют высокооктановые компоненты (бензол, этиловый спирт) или антидетонаторы. Самый дешевый из них - тетраэтилсвинец (ТЭС) и тетраметилсвинец (ТМС).

Но в наше время эти присадки уже не используют, так как этилированные бензины являются источником свинцовых загрязнений окружающей среды и препятствием к использованию каталитических систем нейтрализации отработавших газов на автомобилях, так как их каталитическая основа быстро разрушает оксидами свинца. Поэтому, несмотря на высокие антидетонационные свойства ТЭС, поиск и разработка новых, в частности, менее токсичных антидетонаторов продолжается.

Антидетонационная присадка на основе метилтретбутилового эфира (МТБЭ) не ядовита, отличается более высокой теплотой сгорания, хорошо смешивается с бензином в любых соотношениях, не агрессивна к конструкционным материалам. При добавке 10% МТБЭ октановое число повышается на 2,1-5,8 единиц (по исследовательскому методу), при добавке 20% - на 4,6-12,6 единиц. Кроме того, при введении МТБЭ в бензин в количестве 11 процентов минимальная температура холодного пуска двигателя снижается на 10-12 С. Максимальное допустимое содержание МТБЭ (ТУ 38.103704-90) или его смеси "Фетерол" (ТУ 301-03-130-93) в отечественных бензинах составляет 15%.

Таблица 3. Антидетонационные присадки к бензину

Наименование присадки	Количество присадки на 1т топлива для повышения ОЧ бензина на 1 единицу,кг	Максимальное увеличение ОЧ бензина при допустимой концентрации присадки в топливе, ед.
Этиловая жидкость	0,07	8
МТБЭ или "Фетерол"	30	4,5
Присадка МЦТМ	0,1	5
Присадка АДА	2,5	6
Добавка АвтоВЭМ	1,25	8
Добавка Феррада	1,33	7,5

В таблице 3 приведены наиболее распространенные антидетонационные присадки к топливам.

Исходя из постоянно возрастающих требований к надежности и экологическим характеристикам двигателей, этилированный бензин признан не соответствующим по техническому уровню стандарту EN 228, и его производство в России и других странах прекращено. Применение бензинов с металлосодержащими присадками рассматривается как альтернатива этилированным бензинам. Производство высокооктановых неэтилированных бензинов позволит отечественной промышленности освоить выпуск и оборудовать все выпускаемые автомобили с бензиновыми двигателями каталитическими нейтрализаторами отработавших газов, что значительно снизит концентрацию в них токсичных компонентов.