Гаврилов Н.В., к.т.н., доцент; Молдабек Н.К

Костанайский государственный университет

имени А. Байтурсынова

Исследование качества автомобильных бензинов

При складывающейся структуре использования топливно-энергетических ресурсов большую их долю составляют жидкие виды топлива — дизельное, бензины, мазуты и др. В качестве основного энергетического средства всех мобильных сельскохозяйственных машин (тракторов, автомобилей, комбайнов и др.) благодаря компактности, экономичности и малой удельной массе (кг/кВт) господствующее положение заняли двигатели внутреннего сгорания — карбюраторные и дизели.

Экономное использование топливно-энергетических ресурсов страны — одна из важнейших народнохозяйственных задач; чтобы ее успешно решать, необходимо, прежде всего, хорошо знать характеристики и свойства применяемых в сельскохозяйственном производстве энергоносителей [1].

Так как в данный момент бензин является основным видом топлива транспортных средств, задачами исследований являлось определение качества бензина АИ-80.

Проверку качества топлива необходимо производить периодически не реже одного раза в три месяца и непосредственно перед применением, то есть при наливе в топливный бак.

Проба может быть индивидуальной, характеризующей качество продукта в одном тарном месте; средней, отражающей качество определенной партии, и контрольной – часть средней или индивидуальной. Средняя проба составляется смешиванием нескольких индивидуальных проб, количество которых зависит от объема, формы и числа резервуаров[1].

Исходя из возможностей лаборатории кафедры машин, тракторов и автомобилей, КГУ им. А. Байтурсынова исследования качества бензинов марки АИ-80 проводили по следующим показателям: наличие механических примесей в бензине, плотность бензинов, фракционный состав бензинов, низшая температура запуска.

Бензины указанной марки были взяты с трех заправок области в марте месяце 2012 года: АЗС ИВОЛГА, АЗС БАХЫТ, АЗС МУНАЙ-ОНЕМДЕРИ.

Из-за недостаточного промышленного допуска рекомендуемых ручной и полевой лаборатории необходимо уметь пользоваться простейшими подручными средствами для визуальной оценки топлив. Безусловно, такой способ не обеспечивает качественную оценку состояния нефтепродуктов.

По внешнему осмотру образца в емкости из бесцветного стекла можно судить о содержании в нефтепродуктах воды и механических примесей, которые не растворяются в продуктах, а находятся в нем в виде отдельных капель или включений, а также определить соответствие цвета продукта согласно ГОСТ.

По цвету топлива можно определить наличие в нем этиловой жидкости, так как этилированные бензины искусственно окрашивают в разные цвета (АИ-80 – светло-желтый) для предупреждения об их ядовитости [2].

Взятые пробы соответствовали неэтилированному бензину слегка желтого цвета. Судя по этому цвету наличии растворенных смол считаем незначительным. Топлива оказались однородны по своей фазовой структуре. В них отсутствовали капельки воды, эмульсии устойчивы.

Содержание механических примесей в топливах определяют внешним осмотром образца. Для этого 1...2 капли продукта помещают на фильтровальную бумагу и рассматривают в проходящем свете. Чем меньше диаметр пятна и чем оно светлее, тем выше качество нефтепродукта. Наличие механических примесей во всех трех пробах отсутствует.

Одним из важных показателей качества топлива является его плотность. Плотность - это масса вещества, содержащаяся в единице объема, размерность ее - кг/см³[1,2].

В лабораторной практике для измерения плотности используется ареометрический метод. В лабораториях (ручной и полевой) имеется набор для измерения плотности бензинов. В ареометрах могут быть встроены термометры. Определение плотности производится следующим образом. В чистый цилиндр наливается исследуемый нефтепродукт. По верхнему краю мениска отсчитывают значение плотности, а по термометру - температуру. Измеренное значение плотности приводится по стандартному значению при температуре 20° C по формуле 1:

(1)

где - показание ареометра, г/см³ (кг/м³) ; - температура исследуемого топлива; - температурная поправка плотности на 1° С (принимается по соответствующему приложению к работе) [3].

Результаты исследований плотности в таблице 1.

Для каждой пробы определили фракционный состав топлива при помощи установки ЛАФС (рисунок 1) и сравнили с ГОСТом ТУ 38.401-58-171-96 (стандартные кривые фракционной разгонки бензина АИ-80 на рисунке 2; кривая 5-зимний бензин, кривая 4-летний бензин).

Для топлив характерными точками фракционного состава считают температуру начала кипения, выкипания 10, 50 и 90% объема и конца кипения.

Температура выкипания 10% топлива характеризует его пусковые свойства. Для обеспечения пуска холодного бензинового двигателя нужно, чтобы 10% топлива выкипало при температуры 70° С. Чем ниже температура выкипания 10% топлива, тем легче пуск двигателя, но тем больше опасность образования газовых пробок в системе питания, а так же обледенения карбюратора. Запуск двигателя считается легким, если требуется не более 10 оборотов коленчатого вала до вспышки горючей смеси.

Средняя часть кривой разгонки от 10 до 90% выкипания топлива представляет его основную массу и называется рабочей фракцией. От испарения этой фракции зависит образование горючей смеси в прогретом двигателе, приемистость и устойчивость его работы. На рабочих фракциях производится перевод двигателя с одного режима работы на другой.

Высококипящие фракции от 90% до конца разгонки называют хвостовыми. Этот участок характеризует неполноту испарения тяжелых фракций в смесеобразующей системе и говорит о наличии топлива в виде капель или пленки, что приводит к падению мощности и экономичности двигателя, смыванию смазки со стенок цилиндра и проникновению топлива в картер двигателя [3].

Рисунок 1. Установка определения фракционного состава бензина ЛАФС

Результаты фракционной разгонки отражены на графике (рисунок 2) и в таблице 1. Наинизшую температуру запуска определяют по эмпирической формуле 2, связывающей температуру перегонки 10% топлива с температурой запуска:

(2)

где t_10% - температура перегонки 10% пробы бензина [3].

Результаты расчетов температуры запуска в таблице 1.

Таким образом, можно сделать следующий вывод по полученным результатам исследований. Всем трём пробам, взятым с заправок области присущи следующие параметры:

- механические примеси, вода, смолы во всех пробах отсутствуют;

- плотность бензинов находится чуть ниже ГОСТ (до 0,04 г/см³);

- пусковые свойства бензинов хорошие, запуск двигателя в холодное время года (до – 20 °С) будет обеспечен, об этом говорят результаты расчетов по формуле 2 и сравнение с ГОСТ;

- рабочие фракции имеют большие отклонения от ГОСТа (до 20%), так как этим маркам бензина присуща высокая испаряемость (смотреть кривые 1,2,3 фракционной разгонки);

- конец фракционной разгонки имеет значительные отклонения от ГОСТ (выше 20%).

Рисунок 2. График построения кривых фракционной разгонки бензинов марки АИ-80

Таблица 1 Результаты исследований качества бензинов марки АИ-80

Показатели	ГОСТ АИ-80 летний	ГОСТ АИ-80 зимний	АЗС ИВОЛГА	АЗС Мунай-ОНЕМДЕРИ	АЗС БАХЫТ
Наличие механических примесей, смол и воды	----	----	----	----	----
Плотность, г/см^3	0,755	0,755	0,723	0,716	0,698
Фракционный состав, н.к. t10%, t50%, t90%, tк.к,	35 70 115 180 195	35 55 100 160 185	28 46 72 138 153	37 56 87 127 155	35 54 75 125 150
Низшая температура запуска, t °С	-5 - 10	-20 - 30	-27	-21	-22

Литература

1. Итинская Н.И., Кузнецов Н.А. Справочник по топливу, маслам и техническим жидкостям. – М. Колос. 1982 г. – 210 с.

2. Лышко Г.П. Топливо и смазочные материалы. – М. Агропромиздат. 1985 г.

3. Кузнецов А. В. Кульчев М.А. Практикум по топливу и смазочным материалам. – М. Агропромиздат. 1987 г.- 223 с