Стабильность бензинов и образование отложений в двигателях

 

В процессе транспортировки, хранения, эксплуатации бензин может подвергаться воздействию многих внешних факторов: резким перепадам температуры, обводнению путем поглощения влаги воздуха, окислению кислородом при контакте с воздухом, загрязнению продуктами коррозии контактирующих с ним металлов.

Таким образом, чтобы сохранять в течение длительного времени свои эксплуатационные качества, бензины должны обладать стабильностью.

Различают физическую и химическую стабильность. Причем необходимо учитывать, что изменения физической и химической стабильности взаимосвязаны, то есть изменение физических свойств может вызвать изменение химических и наоборот.

Физическая стабильность связана, главным образом, с испарением легких фракций при транспортировке и хранении бензина, что приводит к изменению фракционного состава и ухудшению, прежде всего пусковых свойств. Физическую стабильность характеризует давление насыщенных паров бензина. Даже испарение сравнительно небольшой доли бензина (а быстрее испаряются легкие фракции) резко снижает давление насыщенных паров, и это свидетельствует об изменении эксплуатационных качеств бензина. Величина давления насыщенных паров регламентируется стандартами. Контролируют также фракционный состав. Для снижения испарения бензина принимаются соответствующие меры при транспортировке и хранении, а топливный бак в автомобилях защищен от прямого попадания солнечного света и от нагрева теплом двигателя в целях уменьшения испарения.

Под химической стабильностью понимают способность бензина проявлять устойчивость против химических превращений. Химическая стабильность определяется главным образом содержанием непредельных углеводородов, которые проявляют весьма высокую реакционную способность при взаимодействии с кислородом воздуха. Высокое содержание непредельных углеводородов характерно для бензинов, получаемых в процессе каталитического крекинга. Однако в условиях длительного хранения и соединения других классов (серо-, азот- и кислородсодержащие и металлоорганические) могут вступать в реакции окисления.

Образующиеся в процессе окисления соединения, а также продукты коррозии являются катализаторами реакции окисления, и скорость этого процесса при их накоплении резко возрастает.

Склонность бензинов к окислению косвенно оценивается индукционным периодом, который представляется отрезком времени, в течение которого бензин заметно не окисляется в среде чистого кислорода (давление 0,7 МПа, температура 100°С).

Вещества, образовавшиеся в результате окисления, способны к дальнейшим химическим превращениям (реакции полимеризации и конденсации), в результате которых в бензине накапливаются высокомолекулярные смолистые соединения.

Смолистые соединения интенсивно откладываются на внутренних поверхностях топливной системы двигателя, вызывая нарушение регулировки, ухудшение смесеобразования. При сгорании в двигателе смолистые соединения образуют нагар – твердые, трудноудаляемые с поверхности отложения с высоким содержанием углерода, похожие на кокс. Появление нагара ведет к детонации в двигателе, калильному зажиганию. Следствием таких нарушений в работе двигателя является его быстрый износ, снижение мощности и экономичности. По этой причине введены ограничения на содержание в бензине смолистых соединений.

Нагарообразованию в двигателе способствует также высокое содержание ароматических углеводородов. Эти углеводороды способны при высокой температуре и в условиях плохо организованного процесса сгорания топлива образовывать многоядерные соединения, минуя стадию окисления. Эти соединения также легко отлагаются на внутренних поверхностях двигателя. Из-за повышенного нагарообразования количество ароматических углеводородов ограничено, хотя они обладают высокой детонационной стойкостью.

Химическая стабильность бензинов обеспечивается специальными добавками – присадками и ограничением содержания непредельных углеводородов, кислородсодержащих соединений (оксигенатов), серы, смолистых соединений.

В целом, допустимый срок хранения бензинов изменяется в зависимости от климатических условий. Гарантийный срок хранения бензинов всех марок – 1 год со дня изготовления.