Ein Indikator für das Verhältnis verschiedener Komponenten im jeweiligen Produkt ist die Klopffestigkeit von Benzin. Dies wird in diesem Artikel behandelt.
Das Konzept der Detonation
Letzteres tritt auf, wenn sich das Benzin-Luft-Gemisch in dem von der Zündkerze am weitesten entfernten Teil spontan entzündet. Sein Brennen ist explosiv.
Optimale Bedingungen für seine Strömung bilden sich in dem Teil des Brennraums, in dem eine erhöhte Temperatur und eine große Exposition des Gemisches herrschen.
Klopfen erkennt man an den charakteristischen metallischen Schlägen, die durch die Reflexion von Stoßwellen an den Wänden des Brennraums und die daraus resultierende Vibration der Zylinder entstehen.
Klopfende Verbrennung von Benzin kann auftretenwahrscheinlicher bei Kohlenstoffablagerungen im Brennraum sowie bei verschlechtertem Motorzustand. Dieses Phänomen führt zu einer Abnahme seiner Leistung, einer Abnahme der wirtschaftlichen Indikatoren sowie zu toxikologischen Indikatoren für Abgase.
Eigenschaften von Benzinen, die eine Detonation verursachen
Dazu gehören: fraktionelle Zusammensetzung, Schwefelgeh alt, Stabilität in physikalischer und chemischer Hinsicht, die Struktur von Kohlenwasserstoffen etc.
Die höchste Detonationsbeständigkeit ist typisch für aromatische Kohlenwasserstoffe und die niedrigste - für normale paraffinische. Andere, die zu Benzin gehören, nehmen eine Zwischenstellung ein.
Klopffestigkeit von Benzin anhand der Oktanzahl bewerten.
Möglichkeiten, eine Detonation zu verhindern
Dies muss während des Motorbetriebs verhindert werden, wenn sich das Fahrzeug bewegt, und daher müssen dringend Maßnahmen ergriffen werden, um einen Motorschaden weitestgehend zu verhindern. Darüber hinaus sollten die Bemühungen der Designer auf die Entwicklung des letzteren gerichtet sein, um dem betrachteten Phänomen umfassend entgegenzuwirken.
Eine der wichtigsten Möglichkeiten, eine mögliche Detonation zu verhindern, ist die Herstellung von Benzin mit ausreichend hoher Klopffestigkeit.
Bestimmung der Oktanzahl
Oben haben wir entschieden, welche Zahl die Klopffestigkeit von Benzin bestimmt. Die Oktanzahl (OC) wird mit einem Einzylinder bestimmtAusrüstung mit einem dynamischen Kompressionsverhältnis unter Verwendung von Forschungs- oder Motormethoden. Wenn es bestimmt ist, wird die Verbrennung des untersuchten Benzins und Bezugskraftstoffs mit einem bekannten Sollwert durchgeführt. Die Zusammensetzung des letzteren umfasst Heptan mit ROZ=0 und Isooktan mit ROZ=100.
Beim Testen wird Benzin in dieses Gerät gegossen. Bei der Durchführung von Untersuchungen wird das Verdichtungsverhältnis allmählich erhöht, bis eine Detonation auftritt, wonach der Motor mit einem Referenzkraftstoff mit einer vorläufigen Messung der Detonation betankt und das dazu führende Verdichtungsverhältnis festgelegt wird. Der Volumenanteil an Isooctan in der Mischung bestimmt den OC.
Der Name der Benzinmarke kann den Buchstaben "I" enth alten. Dies weist darauf hin, dass der OC durch die Forschungsmethode bestimmt wurde. Im Falle seiner Abwesenheit wurde die motorische Methode verwendet. Die durch verschiedene Methoden erh altenen SP unterscheiden sich etwas in ihren Werten. Daher muss neben der Oktanzahl für die Klopffestigkeit von Benzin angegeben werden, nach welcher Methode sie ermittelt wurde.
Der letzte Wert wird mit der Motormethode bei Nennlast und mit der Forschungsmethode - bei instationären Modi bestimmt.
Neben diesen beiden Methoden kann auch die Straßenmethode zur ROI-Ermittlung herangezogen werden. In den beheizten Motor werden Gemische aus Normalheptan und Isooctan eingespeist. Das Auto wird im Direktgang auf die maximal mögliche Geschwindigkeit beschleunigt und der Zündzeitpunkt so lange verstellt, bis das Klopfen verschwindet. Danach wird nach dem gleichen Verfahren die Zündeinstellung ermittelt,bei dem die Detonation beginnt. Abhängig vom Grad des Drehwinkels der Kurbelwelle wird eine Basiskurve aufgebaut, nach der der OC bestimmt wird.
Um den OC von Straight-run-Benzinen zu erhöhen, werden sie einer katalytischen Reformierung unterzogen. Wie stark sie zunehmen, hängt von der Rigidität dieser Regime ab.
Thermische Prozessbenzine sind in der Klopffestigkeit denen von Straight-Run-Benzinen überlegen.
Das Konzept der Erhöhung der Klopffestigkeit
Das Obige weist darauf hin, dass letztere erhöht werden muss, um die Lebensdauer des Motors zu verlängern.
Um die Klopffestigkeit von Benzin zu erhöhen, werden spezielle Antiklopf-Additive verwendet. Die Oktanzahl steigt mit zunehmender Molmasse der Kohlenwasserstoffe und dem Verzweigungsgrad der Kohlenstoffkette sowie mit der Umwandlung von Alkanen in Alkene, Naphthene und aromatische Kohlenwasserstoffe mit gleicher Anzahl an Kohlenstoffatomen.
Möglichkeiten zur Erhöhung des betreffenden Indikators. Eigenschaften von Ethylbenzin
Es gibt folgende Möglichkeiten, die Klopffestigkeit von Benzinern zu verbessern:
- Einführung hochoktaniger Komponenten;
- Auswahl von Rohstoffen und Verarbeitungstechnologie;
- Einführung von Antiklopfmitteln.
Bis vor Kurzem war Bleitetraethyl (TEP) hauptsächlich Bleitetraethyl, ein flüssiges Gift, unlöslich in Wasser, aber leicht löslich in Erdölprodukten.
Allerdings Blei als ProduktVerbrennung baut sich in der Verbrennungskammer auf, was die Motorkompression erhöht. Daher werden dem Benzin zusammen mit TPP Scavenger dieses Elements zugesetzt, die bei der Verbrennung flüchtige Substanzen bilden, die mit den Abgasen entfernt werden.
Als letzte Stoffe können solche verwendet werden, die Halogene wie Brom oder Chlor enth alten. Die Mischung von Scavenger mit TES wird als Ethylflüssigkeit bezeichnet. Benzine, in denen es verwendet wird, werden als verbleit bezeichnet. Sie sind hochgiftig und ihre Verwendung muss mit verstärkten Sicherheitsmaßnahmen einhergehen.
Im Laufe der Zeit wurden neue Anforderungen an die Umweltfreundlichkeit von Motoren eingeführt, was zur Umstellung auf bleifreies Benzin führte.
Charakterisierung sicherer Antiklopfadditive
Unverbleites Benzin erforderte eine Änderung in der Produktionstechnologie dieses Produkts und die Verwendung von Antiklopfadditiven, die sich durch eine verringerte Toxizität auszeichnen würden.
Die Klopffestigkeit von Benzin wird unter anderem durch den Einsatz ungiftiger Klopfschutzmittel im Benzin bewertet. Die Effizienz auf TPP-Ebene wird durch Mangansubstanzen gezeigt, die ungiftige Flüssigkeiten sind. Sie haben jedoch nur begrenzte Verwendung gefunden, da sie die Motorlebensdauer verringern.
Methyl-tert-butylether (MTBE)-Additiv mit benzinähnlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften gilt als vielversprechend. Wenn es dem Kraftstoff in einer Menge von 10 % zugesetzt wird, erhöht sich die Oktanzahl um 5-6 Einheiten.
Für Benzin mit hoher Oktanzahleine organische Substanz namens Cumol verwenden.
Außerdem werden hochoktanige Additive auf Basis von einwertigen Alkoholen und Isobutylen verwendet.
Ether haben die größte Verbreitung bei der Herstellung von sauberem Benzin gefunden.
Organische Eisenverbindungen, Additive auf Manganbasis auf Basis von N-Methylanilin, entparaffiniertes Raffinat werden ebenfalls verwendet
Außerdem kann anstelle von TPP im Benzin Tetramethylblei (TMS) verwendet werden, das besser verdampft und sich gleichmäßiger über die Zylinder verteilt.
Aus der Praxis der Nutzung von Wärmekraftwerken
Autofahrer mit viel Fahrerfahrung kennen "rote Kerzen". Die Farbe von Kerzen in dieser Farbe trat auf, wenn Benzin mit niedriger Oktanzahl anstelle von TPP mit Scavengern ein reines Antiklopfmittel zugesetzt wurde. Dies führte zum Vorsprung dieser Geräte. Danach ist es nicht mehr möglich, Kerzen zu reparieren und zu restaurieren. So zeichnet sich die Klopffestigkeit von Benzin nicht durch Leichtsinn, sondern durch den richtigen Einsatz speziell dafür entwickelter Antiklopfmittel aus.
Bleih altiges Benzin trägt im Vergleich zu Nicht-KWK-Benzinen zu weniger Verschleiß an den Nockenwellennocken bei. Es wird angenommen, dass die bei der Verbrennung entstehenden Produkte durch das Öl an die Oberfläche fielen, was es vor Verschleiß schützte. Letztere verringerte sich auch im Verhältnis zu anderen Motorteilen bei der Verwendung von verbleitem Benzin.
Andere Kraftstoffzusätze
Um oxidative Reaktionen zu hemmen, werden Benzin Antioxidantien zugesetztZusätze, die Holzteer sein können, ein Gemisch aus Phenolen mit Ölen, Paraoxyphenylamin und PF-16, ein Gemisch aus Phenolen.
Zur Vermeidung von Vergaservereisung werden Anti-Icing-Additive verwendet. Sie werden als Verbindungen verwendet, die Wasser lösen und mit ihm Gefriermischungen bilden, sowie als Hülle auf Eispartikeln, die deren Wachstum verhindern und sich an den Vergaserwänden absetzen.
Verschiedene Waschmittelzusätze können verwendet werden, um Ablagerungen zu entfernen.
Einflussfaktoren auf den betrachteten Indikator
Die Klopffestigkeit von Benzin wird nicht nur anhand der Oktanzahl bewertet. Sie wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst.
Das Klopfen nimmt mit zunehmender Motorkompression, zunehmendem Zylinderdurchmesser und Verwendung von Gusseisenkolben und -köpfen zu. Diese Faktoren sind konstruktiv.
Klopfsteigernde Leistungsmerkmale sind unter anderem eine Erhöhung der Motorlast bei konstanter Kurbelwellendrehzahl, oder eine Verringerung der Motordrehzahl bei konstanter Last mit Erhöhung des Zündzeitpunktes, eine Verringerung der Luftfeuchtigkeit, eine Erhöhung der Rußschicht im Brennraum und der Verbrennungstemperatur des Kühlmittels.
Außerdem wird die Detonation durch den Einfluss physikalischer und chemischer Faktoren verursacht. Letztere sind darauf zurückzuführen, dass der Kraftstoff in der Lage ist, Peroxidverbindungen zu bilden, die ab einer bestimmten Konzentration zur Bildung beitragendieses Phänomens. Die Zersetzung dieser Verbindungen schreitet ziemlich schnell voran, während Wärme freigesetzt wird und eine „k alte“Flamme entsteht, die, wenn sie sich ausbreitet, die Mischung mit Peroxid-Zerfallsprodukten sättigt. Sie enth alten aktive Zentren, wodurch eine heiße Flammenfront entsteht.
Der wichtigste physikalische Faktor ist das Verdichtungsverhältnis des Motors. Sie ist direkt proportional zu Druck und Temperatur im Brennraum. Beim Erreichen kritischer Werte entzündet sich ein Teil des Arbeitsgemisches und brennt mit explosionsartiger Geschwindigkeit aus.
Klopffestigkeit verschiedener Motortypen
Die hohe Klopffestigkeit von Benzin ist typisch für Light-Fuel-Motoren. Es gewährleistet die normale Verbrennung dieser Kraftstoffarten in verschiedenen Motorbetriebsarten. Der Vorgang der Detonation in diesem Fall wurde oben besprochen.
Um bei Dieselmotoren, die durch Selbstzündung durch die Verdichtung des Arbeitsgemisches arbeiten, eine normale Einsch altdauer zu gewährleisten, muss die Klopffestigkeit des Kraftstoffs gering sein. Für diese Motoren wird eine Kenngröße wie die „Cetanzahl“verwendet, die die Zeitspanne vom Eintritt des Kraftstoffs in den Zylinder bis zum Beginn seiner Verbrennung angibt. Je höher sie ist, desto kürzer die Verzögerung, desto gleichmäßiger erfolgt die Verbrennung des Kraftstoffgemisches.
Benzinqualität
Zusätzlich zur Klopffestigkeit von Benzin für Flugzeugtypen dieses Kraftstoffs wird das Konzept der Klasse verwendet. Sie istzeigt, wie stark sich die Leistung ändert, wenn ein Einzylindermotor mit einem fetten Gemisch mit dem untersuchten Kraftstoff betrieben wird, verglichen mit der Leistung, die derselbe Motor mit Isooktan entwickelt, dessen Leistung als 100-Grad-Einheiten oder 100 % angenommen wird.
Zum Schluss
Die Klopffestigkeit von Benzin ist ein Parameter, der die Fähigkeit dieses Kraftstofftyps charakterisiert, der Selbstentzündung während der Kompression zu widerstehen. Es bezieht sich auf die wichtigsten Eigenschaften eines jeden Kraftstoffs, auch für die betreffende Art. Bei Light-Fuel-Motoren wird sie über die Oktanzahl bestimmt. Um diesen Indikator zu erhöhen, werden Additive mit hoher Oktanzahl verwendet, Antiklopfmittel eingeführt, Rohstoffe ausgewählt und Technologien für ihre Verarbeitung entwickelt.
