Температура кипения бензина

Бензин в двигателе автомобиля ведет себя совсем не так, как любая другая жидкость на его месте, потому что бензин – это смесь множества жидкостей. Поэтому сгорание и испаряемость бензина в топливном баке происходят иначе, чем это было бы с водой, или, например, сжиженным водородом: каждый элемент вступает в реакцию в определенный момент. Разбираясь в этих тонкостях, можно максимально точно определять, какой именно бензин нужен автомобилю и как продлить срок службы двигателя.

Физико-химические свойства бензина

Какие физические и химические свойства топлива нужно знать автолюбителю? Жидкости в составе бензина называются фракциями и различаются температурой кипения, плотностью, вязкостью, скоростью вступления в реакцию с воздухом и так далее. Помимо углеводородных фракций, в нем содержатся природные соединения серы, водорода, кислорода, со своими свойствами. Какой окажется доля разных фракций в конкретном бензине чаще всего определить нельзя. Есть и разные прибавки, которые нужны для улучшения качества топлива, его хранения, устойчивости к детонации. Большую часть этих характеристик важно знать скорее инженерам, которые проверяют качество бензина перед тем, как он попадет на заправку.

Для обывателя важно понимать, на что влияет температура кипения бензина и октановое число. Для разных марок бензина это будут разные показатели.

Октановое число входит в название марки бензина. Так, название АИ-92 означает, что бензин тестировался исследовательским способом (АИ), который показал, что его октановое число 92. Эта цифра показывает, насколько бензин устойчив к детонации, или взрыву. За точку отчета, то есть 100, принят изооктан – очень устойчивый к детонации углеводород; октановое число показывает, каков процент изооктана в смеси с гептаном, у которого детонационные свойства низкие. Фактически октановое число 92 означает, что бензин этой марки устойчив к детонации так же, как смесь изооктана и гептана 92:8; в бензине АИ-95 эта пропорция 95:5, то есть детонационная устойчивость выше, и так далее. Число может быть и выше 100, если свойства топлива выше, чем у изооктана.

Температура кипения бензина

Какое значение имеет кипение бензина в двигателе? Производители отдельно отслеживают температуру начала кипения бензина, а также точки, когда перегоняются 10, 50 и 90% объема, а потом температуру конца кипения.

Точка начала кипения и сгорание первых 10% горючего – это зона ответственности легких фракций. От нее зависят пусковые характеристики, испаряемость и, что особенно важно, вероятность образования паровых пробок в двигателе. Конечно, паровые пробки образуются не только за счет легких фракций, но и вообще из-за состава бензина, доли и свойств тех его фракций, которые способны переходить из жидкого в газообразное состояние. Чтобы бензин запускал холодный двигатель, температура кипения первых 10% топлива должна быть не выше 55°С зимой, и 70°С летом. Зимние сорта бензина содержат больше легких фракций, чем летние.

Половина объема топлива кипит при температуре легких фракций бензина. Эти 50% называют рабочей фракцией бензина. От нее зависит продолжительность прогрева, переход на разные режимы двигателя.

Точки конца кипения и перегонки 90% бензина – это показатель тяжелых фракций. При высоких температурах конца кипения тяжелых фракций бензина он распределяется по двигателю неравномерно. Часть бензина вообще не успевает сгореть, конденсируется на стенках цилиндра, смывает с них масло, отчего образуется нагар и снижается срок эксплуатации цилиндров и поршневых колец. Потом эти остатки сползают в картер и там смывают масляную пленку, разжижая масло и ухудшая его качество. Увеличивается расход бензина, падает экономичность двигателя и его ресурс. Оптимальная температура, при которой неравномерность распределения бензиновой смеси по цилиндрам двигателя самая низкая, составляет 110-115°С. Такой показатель нужен в авиации, а для обычных автомобилей госстандарт конца выкипания бензина – 180°С.

В целом снижение температуры конца кипения бензина и перегонки 90% повышает его качество, но снижает ресурс, потому что чем она ниже, тем выше детонационная стойкость и склонность к конденсации, и тем ниже химическая стойкость, то есть тем больше вероятность, что по ходу хранения и использования бензин поменяет свои свойства. Температуру кипения 90% топлива называют также точкой росы.

Температура испарения бензина

Какая температура нужна, чтобы превратить бензин в пар? Процесс этот начинается, когда теплее 30°С, а для тяжелых фракций достигает 205°С. Тут бензин начинает смешиваться с воздухом и попадает в камеру сгорания, запуская движение автомобиля. Чем холоднее на улице, тем больше энергии затрачивается на испарение, и тем сложнее запустить двигатель и продолжать движение. Поэтому зимние сорта бензина включают фракции, которые легко испаряются при низких температурах.

Современные автомобили имеют систему прямого впрыска, поэтому температура испарения бензина уже не так важна, но до сих пор только она определяет, насколько быстро и равномерно бензиновые пары смешиваются с воздухом в цилиндре, а значит, насколько эффективно будет работать мотор. Эту величину занижают с помощью присадок или с помощью повышения доли высоких фракций.

Имеет значение, как долго во время хранения и транспортировки химический состав бензина сохраняется неизменным. Если в бензин добавлять сжиженный газ, он превращается в пар при достаточно низкой температуре и возможно еще до того, как будет израсходован бак. На практике даже только что купленный бензин уже может иметь свойства ниже марочных. Такое бывает, если продавец к топливу, у которого истек срок хранения, добавил пропан или метан (именно от этого на заправках сильно пахнет газом), получив из 92 бензина 95.

Температура вспышки бензина

испарения бензина могут вспыхнуть при наличии открытого огня. Это происходит, когда концентрация бензиновых паров превышает 70-120 грамм на куб. В момент детонации скорость пламени в тысячу раз выше, чем обычно, что постепенно разрушает цилиндро-поршневую группу двигателя. Чем выше октановое число, тем выше температура вспышки, поэтому в бензин добавляют присадки или меняют его фракционный состав.

Температура горения бензина

Температура сгорания бензина не зависит от октанового числа: оно влияет на стойкость к возникновению детонационных процессов. У автомобильных бензинов А-72, А-76, АИ-92, АИ-95 фракционный состав и все характеристики кипения, испаряемости и горения почти одинаковы. Современные бензины с высоким октановым числом даже менее экологически безопасны, чем устаревшие, потому что в них добавляют множество присадок, например тетраэтилсвинец, который ядовит и разрушают каталитический нейтрализатор автомобиля.

Сгорание бензина зависит от того, где он горит. В двигателе бензин горит в среднем при температуре 900-1100 градусов, может гореть и при более низких температурах. Она зависит в том числе от давления в цилиндрах. Открытым пламенем бензин горит при более низких температурах – 800-900 градусов.