Марганец против детонации

Начнем с прописной истины: детонационная стойкость бензина должна соответствовать степени сжатия двигателя. Но как обеспечить данную характеристику топлива? Чтобы было «дешево и сердито»?
Cначала вспомним…
Как известно, детонационная стойкость бензина оценивается октановым числом. А оно, в свою очередь, определяется по моторному или исследовательскому методу. В первом случае октановое число обозначают ОЧ/М, во втором - ОЧ/И (за рубежом MON и RON соответственно).
Несмотря на различие в названиях, оба метода по своей сути являются «моторными», поскольку основаны на испытаниях пробы топлива на одноцилиндровом ДВС с изменяемой степенью сжатия. Однако условия этих испытаний различны.
Так, моторный метод старше исследовательского. Он родился в эпоху поршневой авиации, а в автомобилестроении применялся для моделирования процессов сгорания бензина в двигателях тяжелых грузовиков, работающих на шоссе «с полной выкладкой» (это было до эпохи всеобщей дизелизации грузового транспорта). Со временем методику испытаний изменили, приспособив ее под режимы работы легковых автомобилей в городском цикле. Так появился исследовательский метод.
Сегодня в России и европейских странах используют оба метода, в Японии только исследовательский, а вот американцы применяют взвешенный показатель, называемый октановым индексом. Его вычисляют по формуле (MON + RON)/2
Поэтому американский бензин А-90 соответствует нашему АИ-95 - здесь индекс 90 получен как (95+85)/2. Ориентированный на среднее значение октановый индекс дает возможность «поиграть» с показателями и более эффективно использовать различные компоненты в процессе производства бензина на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ).
Существует еще одна характеристика бензина, практически неизвестная потребителям. Это чувствительность - разница между значениями ОЧ/И и ОЧ/М. Чем меньше ее величина, тем стабильнее детонационная стойкость топлива при различных условиях эксплуатации.
Как получить требуемое октановое число?
Каким образом повышают детонационную стойкость бензина? Прежде всего назовем технологические способы, когда на НПЗ из топлива удаляют низкооктановые фракции. Что и говорить - привлекательно. Но дорого.
Есть и другой путь - введение в топливо специальных антидетонационных добавок или присадок (добавка отличается от присадки процентным содержанием в продукте).
Так, в бензин долгое время добавляли этиловые жидкости, содержащие тетраэтилсвинец (ТЭС). Механизм его действия следующий: в условиях высоких температур в камере сгорания происходит выделение чистого свинца. Участвуя в реакциях, он тормозит окисление углеводородов топлива - в результате детонационная стойкость бензина существенно возрастает.
Как известно, свинцовые соединения сильно загрязняют окружающую среду и выводят из строя дорогостоящие каталитические нейтрализаторы. Однако у ТЭС есть и плюсы - просто об этом мало кто знает. Например, в клапанных системах некоторых двигателей прежних лет выпуска отложения свинца использовались как своеобразная «твердая смазка». И неэтилированный бензин способен вывести такие моторы из строя в считанные месяцы. Ниже мы вернемся к этой проблеме.
Но так или иначе, НПЗ постепенно отказываются от свинцовосодержащих антидетонаторов. В качестве замены ТЭС используются кислородосодержащие соединения: спирты и эфиры, например метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). Применяются также азотосодержащие соединения амины (АДА), ксилидины, этиловый спирт (этанол), а также антидетонационные присадки на основе марганца.
Каждая присадка или добавка по-своему влияет на детонационную стойкость топлива. Так, тетраэтилсвинец существенно снижает значение чувствительности, о которой говорилось выше. А вот МТБЭ вносит в топливо высокооктановую составляющую. Действительно, температура кипения этого эфира 55oС. Он находится в «головной» фракции топлива, а потому улучшает антидетонационные свойства легкокипящих составляющих бензина. Что касается присадок на основе марганца или упоминавшейся АДА, то они повышают октановое число тяжелых, или «хвостовых» фракций, с более высокой температурой кипения.
Так что же предпочесть?
НПЗ при выборе антидетонатора используют комплексный подход, учитывающий множество факторов. Сегодня предпочтение отдается металлосодержащим присадкам - и в первую очередь марганцевым: они относительно дешевы и прекрасно согласуются с действующими экологическими нормативами. Их действие такое же, как у ТЭС: сдерживание провоцирующих детонацию окислительных реакций углеводородов. А теперь, чтобы не быть голословными, обратимся к фактам и цифрам.
Начнем с того, что марганцевые антидетонаторы известны в России уже давно. Например, проводившиеся в период 1965-75 гг. испытания автобензинов с отечественным марганцевым антидетонатором показали возможность их использования на автомобилях, но… при условии очистки свечей зажигания через каждые 10 тыс. км пробега. Это обуславливалось высокой концентрацией марганца в продукте - до 120 мг/л бензина. Кроме того, стоимость марганцевого антидетонатора была в 2,5 раза выше, чем присадок, содержащих ТЭС. Поэтому производство неэтилированных бензинов с марганцем в те времена у нас так и не освоили.
А что в это время происходило за рубежом? В США фирма «Этил» (Ethyl) приступила к промышленному производству марганцевых соединений ММТ (английская аббревиатура названия «метилциклопентадиенил-трикарбонил марганца»). Многим известны торговые нименования этих продуктов: МД-СТМ, АК-33Х, «Хайтек-3000» и другие. Главное их отличие - малая концентрация марганца, что полностью исключает загрязнение свечей и прочие неприятности, характерные для марганцевых антидетонаторов первого поколения.
Фирма «Этил» провела крупномасштабные испытания бензинов с присадкой «Хайтек-3000» с концентрацией марганца 18 и 8 мг/л, изучая влияние марганцевых антидетонаторов на состав отработавших газов, работу нейтрализаторов и детали топливной системы, в частности форсунок. Оказалось, что введение 8,27 г марганца на 1 куб. м бензина позволяет сократить количество несгоревших углеводородов, оксидов азота, оксида углерода в отработавших газах на 7,8%. Документально подтверждено, что наличие в бензине марганцевого антидетонатора в указанных концентрациях не оказывает отрицательного влияния на элементы топливной системы и работу нейтрализаторов. Кроме того, марганцевый антидетонатор (в концентрации на порядок ниже, чем свинцовый!) обеспечивает защиту седел клапанов - вспомните предыдущий раздел этой статьи.
В результате бензины с присадкой «Хайтек-3000» стали применять во многих странах, уделяющих повышенное внимание защите окружающей среды. Среди них США, Канада, Великобритания, Китай и другие. Что касается России, то сегодня допущены к производству и применению неэтилированные автобензины А-76 и АИ-80 с присадкой «Хайтек-3000» с концентрацией марганца 50 мг/л, а также АИ-91 и АИ-92 с той же присадкой в концентрации 18 мг/л.
Ну а в целом использование присадки «Хайтек-3000» способствует увеличению производства неэтилированных бензинов и позволяет снизить в них содержание нежелательных ароматических и олефиновых углеводородов. При этом повышение октанового числа бензина обходится значительно дешевле, чем применение МТБЭ или ароматических аминов. К тому же присадка «Хайтек-3000» в отличие от МТБЭ не растворяется в воде, исключая риск загрязнения грунтовых вод.
А теперь подведем итог: при введении в бензины присадки «Хайтек-3000» в допущенных концентрациях токсичность топлива не возрастает, повышенных отложений не образуется, а износ двигателя не увеличивается. Кроме того, как уже говорилось, эта присадка обеспечивает противоизносную защиту седел клапанов. Получается, сама жизнь показала: на сегодняшний день «Хайтек-3000» - самая эффективная антидетонационная присадка к неэтилированному бензину. И вот тут требуется небольшое отступление. Вернее, уточнение.
В последнее время в некоторых СМИ появились сообщения о случаях реализации на АЗС фальсифицированных моторных топлив, особенно бензина. При этом особенным нападкам подвергаются бензины, содержащие металлосодержащие антидетонационные присадки.
И водители начинают их бояться… Вот так вместе с водой можно выплеснуть ребенка! Вспомним банальную истину: любое лекарство вредно, а то и смертельно - если превысить дозу во много раз. И если иному владельцу АЗС вздумалось превратить «восьмидесятый» в «девяносто пятый», введя в бензин огромную порцию «октан-бустера», присадки, как таковые, тут ни при чем.
А вот научно обоснованное, строгое дозирование марганцевых антидетонаторов принесет двигателю только пользу. Гарантия тому - многолетняя безупречная репутация фирмы «Этил» на мировом рынке.
Что еще добавть к сказанному? В последнее время «Хайтек-3000» применяют также в качестве присадки к дизельному топливу для снижения дымности и количества выбросов твердых частиц. Как говорится, не бензином единым…


Партнеры:
  • бонхарен цена