Определение фракционного состава бензина

Автомобильный бензин является сложной смесью ряда индивидуальных углеводородов, кипящих при различных температурах. Поэтому бензин не имеет фиксированной температуры кипения.

Испаряемость бензина, т.е. способность переходить из жидкого состояния в газообразное, лежит в интервале температур от 35 ⁰С до 195 ⁰С. Многие из требований к испаряемости и полноте сгорания автомобильного бензина определяются фракционным составом. В тоже время фракционный состав бензина во многом определяет его важнейшие эксплуатационные свойства. Легкость пуска холодного двигателя, необходимая интенсивность подогрева впускного трубопровода, мощностные показатели, топливная экономичность, интенсивность изнашивания двигателя зависят от фракционного состава бензина.

Рис. 1.3. Кривая перегонки бензина (образец): V– количество перегнанного топлива; t– температура перегонки

 

В отличие от химически однородных веществ (например, вода, спирт, эфиры), имеющих постоянную температуру кипения, зависящую только от барометрического давления, бензин является сложной смесью ряда углеводородов, кипящих при различных температурах. Поэтому для оценки испаряемости бензина определяют зависимость количества испарившегося бензина от температуры. Определение фракционного состава производится по ГОСТ 2177-82.

Зависимость объема перегнанного топлива от температуры (кривая перегонки) дает наглядное представление о фракционном составе топлива (рис. 1.3). Для характеристики фракционного состава в стандартах указаны температуры, при которых перегоняется 10, 50 и 90 % бензина, а также температуры начала () и конца () его перегонки.

По характерным точкам на кривой фракционного состава можно приближенно судить о некоторых эксплуатационных качествах бензина.

Например, температура перегонки 10 % бензина () характеризует его пусковые свойства, в частности, возможность пуска двигателя при низких температурах воздуха. По температуре выкипания 10 % объема бензина () можно приблизительно определить минимальную температуру окружающего воздуха, при которой возможен пуск двигателя, по формуле

.

Температура перегонки 50 % бензина () характеризует необходимую интенсивность прогрева впускного трубопровода, а также скорость прогрева двигателя и возможность более быстрого прекращения обогащения горючей смеси при пуске.

Температуры перегонки 90 % бензина ()и конца перегонки () достаточно полно характеризуют противоизносные свойства бензина, так как с повышением этих температур увеличивается количество тяжелых трудно испаряющихся фракций, попадающих в цилиндр в капельно-жидком состоянии и смывающих масляную пленку с зеркала цилиндров. Схема прибора для определения фракционного состава бензина показана на рис. 1.4.

 

Рис. 1.4. Схема установки для определения фракционного состава бензина:

1 – электронагревательный прибор; 2 – колба с бензином; 3 – термометр;

4 – защитный кожух; 5 – холодильник; 6 – стеклянный мерный цилиндр

 

В колбу 2 вместимостью 125 мл, помещенную в защитный кожух 4, наливают 100 мл бензина. Колбу подогревают, регулируя пламя газовой горелки или электронагревателя 1 так, чтобы первая капля бензина с момента начала перегонки попала в мерный цилиндр 6 не ранее чем через 5 мин и не позднее чем через 10 мин. По термометру 3, установленному при помощи уплотнительной пробки   в горловине колбы так, чтобы его ртутный шарик был на уровне отводной трубки отмечают температуру падения первой капли бензина в мерный цилиндр 6, т.е. температуру начала перегонки бензина. В дальнейшем замеряют температуру после налива каждых 10 мл бензина, поступающего в мерный цилиндр. При этом интенсивность нагревания колбы должна обеспечивать перегонку 4...5 мл бензина в течение минуты (20–25 капель за 10 с). Фиксируют показания термометра 3 после отгона каждых 10 мл дистиллята. После отгона 90 % дистиллята устанавливают такой нагрев колбы, чтобы до конца перегонки прошло 3-5 мин. Когда ртутный столбик остановится, заканчивают перегонку и фиксируют температуру её конца. Выключают прибор и дают колбе охладиться в течение 5 мин. После остывания колбы сливают остаток бензина в измерительный цилиндр и измеряют полученный объем с точностью до 0,1 мл. Величина остатка в колбе и потерь при перегонке не должна быть более 2-3 %.

Для конденсации паров бензина отводная трубка расположена в холодильнике 5, заполненном водой со льдом или проточной водой.

Вычитая из количества бензина, залитого в колбу, количество бензина, находящегося в мерном цилиндре, и остаток в колбе, получают потери при перегонке.

Результаты проведенного исследования необходимо занести в табл. 1.7 и, используя их данные, построить кривую перегонки (см. образец на рис. 1.3), используя шаблон (рис. 1.5), и заполнить заключительную табл. 1.8.

Таблица 1.7

Фракционный состав, 0С											Остатки бензина, %	Потери бензина, %
	10 %	20 %	30 %	40 %	50 %	60 %	70 %	80 %	90 %

 

Давление насыщенных паров характеризует испаряемость головных (пусковых) фракций бензинов и, прежде всего, их пусковые качества.

Чем выше давление насыщенных паров бензина, тем легче он испаряется и тем быстрее происходит пуск и прогрев двигателя. Однако если бензин имеет слишком высокое давление насыщенных паров, то он может испаряться до смесительной камеры карбюратора. Это приведет к ухудшению наполнения цилиндров, возможному образованию «паровых пробок» в системе питания и снижению мощности, перебоям в работе двигателя и даже его остановке. Давление насыщенных паров бензина составляет величины от 35-70 кПа (АИ-80) до 60-90 кПа (АИ-98).

Рис. 1.5. Шаблон для построения кривой перегонки бензина по его фракционному составу

 

Индекс испаряемости (ИИ) характеризует испаряемость бензина и его склонность к образованию паровых пробок при определенном сочетании давления насыщенных паров и объема испарившегося бензина при температуре 70 ⁰С.

ИИ рассчитывают по формуле ИИ = 10 ДНП + 7 V ₇₀,

где ДНП – давление насыщенных паров, кПа;

V ₇₀ – объем испарившегося бензина при температуре 70 ⁰С, %.