Виктор Балабанов - Автомобильные присадки и добавки

В качестве компонентов высокооктанового бензина также применяют метил — трет — С4–С5–алкиловые эфиры. Синтез осуществляется за счет реакции МеОН с соответствующим изоолефином при молекулярном соотношении (0,3…0,5):1 в прямоточном реакторе при 40…800 °C и давлении 5…7 атм.

Метанол и этанол уже давно используются в качестве самостоятельного моторного топлива. Перспективы применения и способы синтеза синтетического жидкого топлива на их основе будут подробнее рассмотрены в последующих главах.

Ароматические амины (производные анилина) в промышленности известны достаточно давно как горючее для ракетного топлива. В чистом виде анилин (С 6Н 5NH 2) это бесцветная маслянистая жидкость с температурой кипения +184 °C и температурой плавления —6 °C. Анилин сильно ядовит, ограниченно растворяется в бензинах, под действием кислорода воздуха окисляется и темнеет, поэтому в чистом виде как антидетонационная присадка к бензинам не используется.

Ароматические амины обладают высоким антидетонационным эффектом, но в качестве присадки используется только монометиланилин (ММА) или N — анилин (С 6Н 5NHСH 3). Это тоже маслянистая прозрачная жидкость желтого цвета с плотностью 980 кг/м 3, растворимая в бензинах, спиртах, эфирах. ММА имеет высокие антидетонационные (октановое число по исследовательскому методу 280), антиокислительные, стабилизирующие и антикоррозионные свойства.

Недостатками ароматических аминов являются: подверженность смесей бензина с анилином и другими аминами при низких температурах расслоению, а также их повышенная склонность к смолообразованию и увеличению износа деталей цилиндропоршневой группы двигателя.

Повышение эксплуатационных свойств различных видов топлива может быть достигнуто путем введения различных металлсодержащих антидетонаторов и промоторов. При этом большое значение имеет дисперсность частиц металла: чем они меньше, тем эффективнее их применение, что открывает большие перспективы в использовании металлических наноматериалов в качестве добавок к различным видам топлива. Полезный эффект достигается также при применении в составе добавок современных моющих компонентов, химических нанокатализаторов и регуляторов горения топлива. Чаще используют многокомпонентные композиции, при этом каждый компонент выполняет свою функцию.

Антидетонатор (бустер, октан-корректор) — присадка к бензину на основе металлоорганических соединений для повышения его антидетонационных свойств.

Известно, что для полного сгорания 1,0 кг бензина необходимо 14,8 кг воздуха (окислителя), а 1,0 кг дизтоплива — 14,3 кг воздуха. Эти соотношения называются стехиометрическими ( L o) . Состав топливно-воздушной смеси характеризуется коэффициентом избытка воздуха « a» , который определяется как отношение массы воздуха ( М в), поданного в цилиндр на такте впуска, к теоретически необходимой для полного сгорания поданной в цилиндр массе топлива ( М т) :

a = М в /L o М т

Промотр (горения, восстановления пластичных металлов) (лат. promoveo — продвигаю) — активатор, вещество, добавление которого к катализатору (или какому-то другому активному компоненту вещества) увеличивает его активность, избирательность или устойчивость.

При нормальных условиях сгорание бензиновой ТВС происходит в диапазоне изменения коэффициента избытка воздуха а = 0,8…1,1. Дизельные двигатели верхнего предела « а» не имеют, а нижний предел составляет около 1,6. При этом изменение коэффициента избытка воздуха по различным причинам в сторону увеличения называется «обеднением», а в сторону уменьшения — «обогащением» ТВС.

У нормально работающей свечи (рис. 22а) юбка центрального электрода имеет светло — коричневый цвет, количество нагара и отложений на электродах минимальное, отсутствуют следы моторного масла. Все это говорит о нормальной работе данного цилиндра, экономичном расходе топлива и отсутствии выгорания масла из картера двигателя.

Рис. 22. Внешний вид свечей, эксплуатировавшихся: а) в нормальных условиях; б) на «бедной» ТВС; в) на «богатой» ТВС; г) на бензине с ферроценовыми добавками

Если цвет электрода от светло-серого до белого (рис. 22б), то это говорит о работе двигателя на «бедной» ТВС (недостаточном количестве подаваемого топлива). Эксплуатация двигателя на обедненной смеси может стать причиной значительного перегрева свечи и возможного ее оплавления. Это указывает также на перегрев камеры сгорания, что в дальнейшем может привести к прогару выпускных клапанов.

Обнаружение на центральном электроде бархатисто — черного нагара (рис. 22в), указывает на «богатую» ТВС (избыточную подачу топлива), что может являться следствием неправильной регулировки карбюратора или неисправности инжектора, а также засорения воздушного фильтра.

В первых двух случаях необходимо отрегулировать карбюратор или проверить работу инжектора, а во втором случае еще и заменить воздушный фильтр.

Если обнаружен красный (кирпичного цвета) налет на центральном электроде свечи (рис. 22 г), то это значит, что в бензине, которым заправлен автомобиль, содержится много железосодержащих (ферроценов и их производных) или марганецсодержащих антидетонационных добавок.

Ферроцен — железоорганическое соединение, в молекуле которого атом железа связан сразу со всеми атомами углерода — легковоспламеняющийся кристаллический порошок оранжевого цвета (температура плавления 174 °C, кипения 249 °C, разложения 474 °C; содержание железа 30 %), разработанный как катализатор процесса сгорания, полностью растворим в бензине.

Регулирование процесса горения соединениями ферроцена основано на образовании каталитически активных частиц при разложении «сэндвичевой» системы ферроцена (нуль — валентного железа, a- окиси железа, органических радикалов), что способствует дополнительному разветвлению цепных реакций горения и окислению молекул топлива атомарным кислородом. Наиболее известны присадки к топливу на базе ферроценов — ФК-4, ДАФ, ДАФ-2 и Феро3, разработанные на Ачинском нефтеперерабытывающем заводе.

Применение этих железосодержащих антидетонационных добавок к бензинам ограничивается концентрацией, соответствующей содержанию железа не более 37 мг/л. Высокие концентрации (в пересчете на железо), более 180 г/т бензина, приводят к износу деталей двигателя, снижению работоспособности свечей зажигания. В этом случае на электродах свечей образуются соединения оксидов железа, которые также отлагаются в камере сгорания в виде нагара, накапливаются в масле и на трущихся поверхностях, вызывая повышенный износ деталей двигателя.