ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Октановое число из "Путешествие в мир органической химии" Может показаться, что в наше время не стоит подробно говорить о бензине. Каждому ребенку известна эта жидкость, о которой он знает, что ею наполняют баки автомашин, чтобы привести в движение двигатель или, проще говоря, чтобы машина поехала. Однако бывает и так, что о спутнике или атомной электростанции знают подчас гораздо больше, чем о такой обычной, простой и будничной вещи, как бензин. Конечно, о том, сколько он стоит и как его применить, известно каждому водителю, но на этом его познания обычно и кончаются. [c.78] Наш рассказ лучше начать с общих, но очень нужных сведений. Бензин служит главным образом горючим для двигателей внутреннего сгорания. Горючая жидкость смешивается с воздухом в карбюраторе, а затем распыляется, образуя легко воспламеняющуюся смесь. [c.78] Эта смесь всасывается в цилиндр двигателя и при движении поршня сжимается до 1/6 или 1/8 первоначального объема, а затем воспламеняется от электрической искры, которую дает свеча зажигания. Смесь сгорает. Получающиеся при сгорании и внезапном повышении температуры (До 1500—2200°) газы быстро расширяются и давят на окружающие их стенки цилиндра и поршень с силой в 30—40 ат. Подвижный поршень опускается вниз, а энергия через шатун, коленчатый вал, приводы и дифференциал передается на колеса, которые вращаются и двигают машину вперед. [c.78] Не всякое вещество может служить горючим. Для этого необходим целый ряд условий, о которых мы сейчас коротко расскажем. [c.78] Эта жидкость, естественно, должна гореть. Необходимо, чтобы при сгорании выделялось возможно больше энергии, то есть чтобы соотношение между расходом горючего и расстоянием, проделанным автомашиной, было выгодным. Кроме того, необходимо, чтобы продукты сгорания были газообразными при той температуре, которая возникает в цилиндрах, и не разрушали бы их металлические части. Жидкости, которые в большом количестве содержат серу в связанном виде, не могут служить горючим при их сгорании образуется двуокись серы, которая интенсивно разрушает стенки цилиндров и поверхность поршней. [c.79] Температура кипения горючего также должна удовлетворять известным требованиям. Точка кипения не должна быть слишком высокой. Важно, чтобы в любое время года, даже зимой, жидкость в карбюраторе распределялась равномерно. Но точка кипения не должна быть ниже определенного предела. Горючее, кипящее при 25°, имело бы прекрасную стартовую готовность. Но в этом случае образовывалось бы так много легковзрывающихся газов, что курение в машине или даже рядом с ней могло бы стоить человеку жизни. К тому же летом чересчур возрастали бы потери на испарение. И наконец, легко летучее горючее образует в системе газовые пробки, которые мешают равномерному притоку топлива из бака в карбюратор. [c.79] Короче говоря, далеко не всякая горючая жидкость может служить в качестве топлива для двигателей. В то же время можно назвать многие жидкости, которые обладают всеми указанными выше качествами. И если в основном применяется только бензин, это происходит оттого, что его легче всего получать в больших количествах и, следовательно, он довольно дешев. Жидкость, литр которой стоит 20 марок (около 15 рублей), не подходит для горючего, даже если она наилучшим образом удовлетворяет всем остальным требованиям. Такое горючее можно употреблять лишь для специальных целей, но его ни в коем случае не станут предлагать на заправочных станциях водителям автомашин. [c.79] что мы называем бензином, химически не представляет собой однородного вещества. На самом деле он состоит из нескольких десятков жидких углеводородов, содержащих в молекуле от 5 до 8 атомов углерода. Речь идет о пентанах, гексанах, гептанах и октанах. Содержание пентана в бензине очень незначительно и составляет не более пяти процентов. Поскольку бензин — смесь, то и определенной точки кипения он не имеет. Кипение происходит в интервале от 40 до 200°. Жидкости, кипящие при более низкой температуре, создают нежелательные газовые пробки в трубах, по которым поступает горючее. Жидкости, кипящие при температуре выше 200°, также не должны содержаться в горючем в большом количестве. Такие жидкости сгорали бы в цилиндре неполностью и, кроме того, смывали бы защитную масляную пленку на стенках цилиндра. [c.79] Нужную смесь углеводородов — бензин можно получить при перегонке нефти. Такой бензин прямой гонки применяют для двигателей внутреннего сгорания, но весьма ограниченно. Хотя его точка кипения и удовлетворяет всем требованиям, любой шофер назвал бы его неодобрительно — вода со звоном и, конечно, добавил бы в его адрес много других нелестных слов. Октановое число такого бензина от 40 до 65. Для наших нынешних двигателей оно в любом случае слишком низко, и при сгорании такого топлива в цилиндре возникает четкое постукивание. [c.80] Антидетонационные свойства и октановое число — эти два понятия решающим образом определяют ценность горючего. Поговорить более подробно о них интересно не только для шоферов. [c.80] Как мы уже знаем, смесь бензин — воздух сжимается в цилиндре при обратном движении поршня. Когда поршень достигает своего наивысшего положения, в свече проскальзывает искра, которая и вызывает вспышку. Процесс сгорания протекает не просто. Сначала напомним, что сгорание происходит не мгновенно, оно требует известного, хотя и очень незначительного отрезка времени — 1/300 секунды. За это время пламя распространяется от свечи до противоположного конца цилиндра. В то время как фронт пламени продвигается через смесь, в ее сгоревшей части сильно повышаются давление и температура. Давление и тепло распространяются по смеси быстрее, чем пламя. При этом происходит, вероятно, частичное окисление еще не сгоревших углеводородов — процесс, в ходе которого температура самовоспламенения бензина понижается. [c.80] При достаточном сжатии в цилиндре остаток смеси загорается преждевременно и мгновенно сгорает со взрывом. Вызванное таким сгоранием стремительное повышение давления приводит к коротким и сильным толчкам в отдельных участках цилиндра. Кажется, что кто-то молотком стучит по стенкам камеры сгорания и слышится звон. Процесс, из-за которого возникают толчки, пока не исследован во всех деталях. Однако эти звуки являются серьезными признаками того, что процесс сгорания протекает неблагоприятно, цилиндр и приводы получают ббльшую нагрузку, чем нужно. Поршень не может справиться со слишком быстро освобождающейся энергией, и возникают значительные потери мощности. И наконец, энергия сгорания должна двигать только поршень, а не трясти стенки цилиндра. Слишком высокая температура тоже может повредить цилиндр и поршень. Кроме того, сильно возрастает расход масла, и оно часто застывает в кольцах поршня. Все эти явления нежелательны. [c.80] В 1910 году степень сжатия у двигателей грузовиков не превышала в общем 4 1, т. е. была довольно низкой, поэтому и антидетонационные свойства у бензина того времени могли быть невысокими. По этой причине литровая мощность этих двигателей была невелика, а рабочий объем цилиндров не мог быть меньше 2000 сл . Соответственно большим был и расход бензина. [c.81] В современных моделях машин двигатели работают со степенью сжатия 7 1 и более, поэтому их мощность в лошадиных силах при меньших объемах цилиндров и расходе горючего гораздо выше. Зато требуются такие виды горючего, которые по антидетонационным свойствам резко отличаются от бензина прямой гонки. [c.81] ЮТ С горючим, антидетонационные свойства которого заранее известны. [c.82] Антидетонационные свойства выражают октановым числом, сокращенно — 04. Но так как речь идет не об абсолютной величине, нужно найти какие-то отправные точки для ее определения. Подобным образом поступали во многих случаях, например при установлении температурной шкалы. [c.82] среди известных углеводородов выбрали один н-гептан, который обладал ярко выраженной склонностью к детонации, и произвольно стали считать его октановое число равным 0. Также произвольно выбрали изооктан, или, точнее, 2, 2, 4-триметилпентан СНз—С (СНз) 2—СНа—СН (СНз) — —СНз, и приняли его антидетонационные свойства за наиболее высокие. Его октановое число приняли за 100. Смешивая оба эти углеводорода, получили промежуточные октановые числа. Бензин с 04 70 обладает такими антидетонационны-ми свойствами, как смесь иа 70% изооктана и 30% н-гептана. Чем выше октановое число, тем более высокими антидетона-ционными свойствами обладает горючее. [c.82] Из гептана и изооктана можно получить смеси с октановым числом от О до 100. Если сжигать такие смеси в испытательном двигателе, изменяя степень сжатия, то чем больше доля изооктана в смеси, следовательно, чем выше октановое число соответствующего горючего, тем при более высокой степени сжатия будет зарегистрирован стук. Каждому октановому числу соответствует определенная степень сжатия, и наоборот. При определении октанового числа неизвестного горючего в испытательном двигателе степень сжатия определяют в тот момент, когда стук слышен наиболее отчетливо. На сегодня октановое число установлено практически у всех жидкостей, которые могут быть компонентами горючего. В отдельных случаях это число выше, чем у вещества, взятого для верхней точки шкалы, и, следовательно, больше 100. [c.82] В связи с этим особенно интересно, существует ли связь между антидетонационными свойствами соединения и структурой его молекул. В настоящее время установлено, что такая связь существует. Теперь с помощью определенных методов и добавок горючее с плохими антидетонационными свойствами можно превратить в горючее с высоким 04. [c.82] Рассмотрим сначала добавки. [c.84] Вернуться к основной статье