Паливно-мастильна нумерологія

З моменту створення Готтлібом Даймлером і Вілгельмом Майбахом першого двигуна внутрішнього згоряння найпоширенішими видами палива, які використовуються в автомобілях, досі є продукти переробки нафти — бензин і дизельне паливо.

Зміст

Фізико-хімічні характеристики бензинів

Бензин — це горюча суміш рідких вуглеводнів, що отримується шляхом перегонки нафти. Основними технічними параметрами для бензинів є фракційний склад та октанове число.

Від фракційного складу залежить легкість і надійність пуску, тривалість прогріву, інтенсивність зносу деталей двигуна, повнота згоряння палива та динамічні властивості автомобіля. Залежно від фракційного складу, автомобільні бензини поділяють на літні та зимові сорти. У порівнянні з літніми, зимові сорти бензинів мають меншу щільність і швидше випаровуються, що полегшує пуск двигуна в холодну пору року, але при заправленні таким бензином автомобіля влітку в паливній системі можуть виникнути пароповітряні пробки, що призведуть до перебоїв у роботі двигуна.

Октанове число — це показник, що характеризує здатність палива протистояти детонації при стисненні. Детонація — це мимовільне неконтрольоване згорання палива з вибухоподібною швидкістю поширення фронту полум'я (близько 1500 — 2500 м/с). Існує два методи визначення октанового числа: моторний і дослідницький. У разі визначення октанового числа за дослідним методом (RON) використовується одноциліндрова установка зі змінним ступенем стиснення, частотою обертання колінчастого вала 600 обертів на хвилину. Температура повітря, що подається в камеру згоряння, має дорівнювати 52 ° за Цельсієм, а кут випередження запалювання, встановлюється на позначці у 13 градусів. Такий режим якнайкраще характеризує властивості палива при експлуатації автомобіля в умовах міста, з частими запусками та зупинками двигуна і невеликою швидкістю руху. Моторний метод (MON) більше пристосований для імітації роботи силового агрегату в умовах постійного навантаження – наприклад, при пересуванні по швидкісній трасі. При визначенні октанового числа за моторним методом так само використовується одноциліндрова установка, але частота обертання колінчастого вала збільшена до 900 обертів на хвилину, а температура суміші, що подається — до 149 °С. Через те, що випробування за моторним методом проходять у більш жорстких умовах, чисельне значення октанового числа буде меншим, ніж у того самого бензину, але перевіреного за допомоги дослідницького методу. Різниця між октановими числами за дослідницьким і моторним методом характеризує чутливість палива до режиму роботи двигуна.

У якості еталона для визначення октанового числа бензинів використовують два вуглеводні — ізооктан і н-гептан. Октанове число ізооктана прийнято вважати рівним 100, тобто він наділений дуже високими антидетонаційними властивостями. Н-гептан же, навпаки, навіть при невисоких ступенях стиснення детонує, тому його детонаційна стійкість прийнята за 0. Якщо змішати 95 частин ізооктану та 5 частин н- гептану, то на виході отримаємо пальне з октановим числом 95, яке можна використовувати як еталон для визначення антидетонаційних властивостей бензину, що претендує на звання дев'яносто п'ятого.

Детонацію досить легко визначити на слух, вона завжди супроводжується характерним металевим стукотом і нестабільною роботою двигуна

В основному детонацію викликає використання бензину з низьким октановим числом в двигунах з високим ступенем стиснення. При нормальній роботі двигуна згоряння паливно-повітряної суміші відбувається плавно та повністю, швидкість поширення фронту полум'я складає всього 25—30 м/с. При невідповідності марки бензину параметрам двигуна може виникнути детонаційне згоряння палива, що супроводжується підвищенням температури двигуна, характерним металевим стукотом і димністю відпрацьованих газів. Виникнення вибухових хвиль та швидке підвищення температури двигуна може призвести до вигоряння фасок і сідел випускних клапанів, прогару прокладки блоку циліндрів, ерозії електродів свічок і навіть прогару днищ поршнів.

При сильній детонації двигун автомобіля перегрівається, і як наслідок, може виникнути прогар поршня, клапанів, що в підсумку призведе до дорогого ремонту
При сильній детонації двигун автомобіля перегрівається, і як наслідок, може виникнути прогар поршня, клапанів, що в підсумку призведе до дорогого ремонту

Варто зазначити, що сучасні автомобілі оснащуються датчиком детонації, який за допомогою зміни кута випередження запалювання дозволяє домогтися повного і ефективного згоряння паливно-повітряної суміші і автоматично підлаштовує двигун до палив з різними октановими числами.

Марки автомобільних бензинів

Окрім всім зрозумілих чисел, на вітчизняних АЗС нерідко можна зустріти бензини з приставками "преміум" "плюс" та "євро"
Окрім всім зрозумілих чисел, на вітчизняних АЗС нерідко можна зустріти бензини з приставками "преміум" "плюс" та "євро"

З липня поточного року єдиним діючим документом, що регламентує характеристики та фізико-хімічний склад бензинів, став ДСТУ 4839:2007 "Бензини автомобільні підвищеної якості". Згідно з відповідними положеннями цього стандарту всі бензини, що реалізуються на території України, розділені на 3 марки, А-92-Євро, А-95-Євро, А-98-Євро, які в свою чергу, залежно від методу визначення октанового числа, повинні відповідати наступним показниками:

  А-92-Євро А-95-Євро А-98-Євро
Октанове число за дослідницьким методом, не менше ніж 92,0 95,0 98,0
Октанове число за моторним методом, не менше ніж 82,5 85,0 88,0
На АЗС, що належать великим мережам, для просування свого фірмового палива використовують ексклюзивні назви. Залежно від мережі це може бути «Pulls», «Pulsar», «Mustang», «Ventus», «ЕКТО Plus», «V-Power», «Nano», «Perfekt», «Energy»
На АЗС, що належать великим мережам, для просування свого фірмового палива використовують ексклюзивні назви. Залежно від мережі це може бути «Pulls», «Pulsar», «Mustang», «Ventus», «ЕКТО Plus», «V-Power», «Nano», «Perfekt», «Energy»

З таблиці видно, що числа, які використані в назвах марок бензинів, збігаються з октановим числом по дослідницькому методу, однак таку закономірність можна спостерігати не всюди: приміром, в США, Канаді, Бразилії і низці інших держав, для маркування бензинів використовується октановий індекс — середнє арифметичне октанового числа по моторному і дослідницькому методу. Тобто бензин, що реалізується на заправках у США як дев'яносто третій, буде подібний за своїми характеристиками до вітчизняного А-98-Євро.

Саме різниця між американськими та європейськими маркуваннями бензинів спровокувала плутанину. Відкривши інструкцію з експлуатації автомобіля, людина, побачивши напис про те, що його автомобіль розрахований на 87 бензин, може зробити хибний висновок, що його машину потрібно заправляти вітчизняним 80-м бензином
Саме різниця між американськими та європейськими маркуваннями бензинів спровокувала плутанину. Відкривши інструкцію з експлуатації автомобіля, людина, побачивши напис про те, що його автомобіль розрахований на 87 бензин, може зробити хибний висновок, що його машину потрібно заправляти вітчизняним 80-м бензином

Спортивне паливо

Хотілося б окремо зупинитися на так званих спортивних бензинах. Багато хто помилково вважає, що 0 і 100 октанових одиниць є певними межами, вийти за які не можливо. Через те, що октанове число — умовна шкала, а ізооктан (ОЧ якого прийнято вважати рівним 100) не є найстійкішим до детонації вуглеводнем, його октанове число не можна вважати максимально граничним значенням.

Високий ступінь стиснення двигунів, що використовуються в автомобільному спорті, не дозволяє їм споживати звичайний бензин. Для їх стабільної і безвідмовної роботи обов’язковим є використання спортивного бензину з високими антидетонаційними властивостями.

Спортивні бензини діляться на етильовані та неетильовані. Октанове число неетильованих бензинів може доходити до 109. У етильованих, виготовлених з використанням тетраетилсвинцю як антидетонуючої присадки — октанове число доходить до 140. При виробництві спортивного бензину основний акцент робиться на високу детонаційну стійкість і якість, використовуються дорогі компоненти, які не застосовуються при виробництві звичайного бензину. Спортивний бензин менш чутливий до режиму роботи двигуна — різниця між октановими числами у нього значно менше. Октановий індекс спортивного 98-го буде набагато ближче до октанового числа за дослідницьким методом, ніж у звичайного бензину, виробленого за стандартом А-98-Євро.

Гоночний бензин не можна купити на звичайних автозаправках, а у спеціального продавця його ціна може сягати 5,5 євро за літр
Гоночний бензин не можна купити на звичайних автозаправках, а у спеціального продавця його ціна може сягати 5,5 євро за літр

Наше «зелене» майбутнє

Європейські автомобілісти на своїх АЗС можуть зустріти бензини з маркуванням «Е5» «Е7» «Е10». Літера «Е» в назві використовується для позначення бензинів розбавлених етиловим спиртом, а число — вказує на його частину у відсотках від загального обсягу паливної суміші.

Використання суміші спирту і бензину має позитивні і водночас негативні наслідки. Спирт виробляється з відновлюваних ресурсів, до того ж дешевший за бензин. А отже, таке паливо буде доступнішим. Суміш спирту і бензину екологічніша і містить менше шкідливих для двигуна речовин, таких як сірка та бензол. Відповідно викиди автомобіля приносять меншу шкоду навколишньому середовищу, зменшується кількість продуктів згоряння, які призводять до окислення моторного масла і підвищеного зносу двигуна. Двигун працює стабільніше, менша теплопровідність, більш ефективне згоряння та високе октанове число етанолу зменшує шанс виникнення детонації, перегріву двигуна та його виходу з ладу. Використання етанолу допоможе завантажити роботою вітчизняні спиртзаводи та фермерські господарства, що постачають їм сировину.

Однак, масові протести, що спалахнули в Німеччині після введення палива «Super E10» (з частиною етанолу в 10%) наштовхують на думку, що недоліків у подібних бензинів — не менше ніж переваг.

Виявилося, що, витрати палива з вмістом спирту є вищими, ніж при використанні його «безалкогольного» аналога. І навіть з урахуванням знижки за кожен спожитий літр його використання обертається доволі сумнівною економією.

Крім того, можуть виникнути певні проблеми технічного характеру. Приміром, автомобілі з карбюраторною системою подачі палива вимагають більш ретельних налаштувань. В деяких інжекторних системах впорскування палива можуть виникнути проблеми при регулюванні паливно-повітряної суміші, в наслідок яких суміш вийде надмірно збідненою. Причиною цього є присутність хімічно пов'язаного кисню в молекулі етанолу (C2H5OH). Етиловий спирт — гігроскопічний, тобто він вбирає воду при будь-якому контакті з нею (водяні пари з атмосфери під час заправлення, негерметичні бензобаки, резервуари на АЗС і нафтобазах). При неналежних умовах зберігання біоетанол може поглинути велику кількість води, в наслідок чого суміш спирту і бензину розшарується. Більш щільна водно-спиртова частина, спуститься на дно резервуара, а більш легкий бензин — підніметься вгору. У підсумку замість біопалива ми отримаємо : зверху — бензин, який після розшарування з етанолом вже не відповідає заявленому октановому числу, і знизу — тонкий шар агресивної водно-спиртової суміші з високими корозійними властивостями.

Не менш важливою умовою для збереження високої якості етильованих палив, є їх правильне перевезення. Для запобігання потрапляння вологи, цистерна бензовозу повинна бути герметичною
Не менш важливою умовою для збереження високої якості етильованих палив, є їх правильне перевезення. Для запобігання потрапляння вологи, цистерна бензовозу повинна бути герметичною

Етанол — добрий розчинник, тому відразу після переходу на нове паливо він змиє всі відкладення, що утворилися в бензобаку та паливній системі, і як наслідок, навіть не сильно забруднена паливна система заб'ється. Звичайна разова заміна паливних фільтрів допоможе вирішити цю проблему. В інтернеті також поширена думка, що паливо з етанолом може пошкодити ущільнювальні прокладки й інші пластмасові деталі паливної системи, але вона підтверджується лише у випадках використання палива з високим вмістом етилового спирту. Більшість сучасних автомобілів без будь-яких ускладнень перенесуть заправлення сумішшю, частина етанолу в якій не перевищує 10%. За своєю дією її використання скоріше буде схожим на додавання миючої присадки в паливо.

Вже через три місяці всі АЗС на території України будуть змушені замінити звичайний бензин його злегка "позеленілим" аналогом
Вже через три місяці всі АЗС на території України будуть змушені замінити звичайний бензин його злегка "позеленілим" аналогом

Станом на сьогодні, відповідно до статті 2 Закону України «Про альтернативні види палива», в усі бензини, які виробляються або реалізуються на території України, рекомендується додавати 5 об'ємних відсотків етанолу, з 2014 року ця норма стане обов'язковою, а з 2016 року — збільшиться до 7 об'ємних відсотків. В умовах цивілізованого ринку така норма допомогла б значно скоротити імпорт нафтопродуктів в країну, перенаправивши частину грошових коштів вітчизняним спиртзаводам та аграріям. Однак відсутність контролю якості палива з боку держави та застарілі виробничі потужності не додають впевненості у настанні світлого майбутнього.