Состав бензина и его марки

Существующие виды бензина разделяются по октановому числу, показывающему устойчивость топлива к детонации. Параметр измеряется в лабораторных условиях при помощи 1-цилиндрового двигателя с переменной степенью сжатия. Существует несколько методик определения октанового числа, для повышения характеристик в топливо вводятся специальные присадки.

Производство

Бензин — это автомобильное топливо, которое на ранних этапах развития нефтегазовой промышленности получалось путем прямой перегонки нефти с отбором летучих фракций. Полученное горючее называется прямогонным и отличается низким октановым числом (не более 65 единиц). Для повышения качества топлива отбирается фракция с температурой испарения до 180°С, которая затем поступает на повторную перегонку, позволяющую довести стойкость к детонации до 76 единиц.

Для повышения выхода легких фракций используется термическое разложение (крекинг) нефтепродуктов, позволяющее использовать компоненты, кипящие при 300…400°С. Дальнейшее повышение эффективности переработки сырой нефти достигается путем введения катализаторов реакции разложения. Также существуют технологии риформинга и полимеризации. В России и ряде зарубежных стран используются установки гидрокрекинга, позволяющие переработать в бензин и реактивное топливо до 80% загруженного сырья.

Полученное топливо имеет коэффициент антидетонационной устойчивости в пределах 82-86 единиц, для улучшения характеристик в горючее вводятся присадки. Для дальнейшего увеличения коэффициента переработки исходных компонентов используется технология пиролизного крекинга, проводимого при температуре 700…800°С. Подобная методика позволяет переработать в моторное топливо для двигателей с искровым зажиганием и авиационный керосин до 85% от объема подаваемого сырья.

Из чего делают бензин

Моторное топливо получается в результате переработки жидких и газообразных углеводородов природного происхождения. Помимо нефти и газового конденсата применяются каменный уголь, горючие сланцы и синтетические вещества (получены на основе соединения атомов водорода и окиси углерода). Компоненты проходят через многочисленные циклы переработки, позволяющие отделить тяжелые фракции (используются в нефтехимической промышленности).

С начала 2000-х годов началось производство биотоплива, которое получается из целлюлозосодержащей растительной массы. Существует полимербензин, состоящий на 94% из алкенов. Топливо отличается повышенной детонационной устойчивостью (от 82 до 84 единиц по моторной методике и от 94 до 97 единиц по исследовательскому способу замера). В чистом виде не используется, вводится в состав горючего на нефтяной основе, повышая устойчивость к детонации.

Состав бензина

В состав бензина входит смесь жидких углеводородов, выкипающих при температуре от 33°С (пусковая фракция, отвечающая за легкость старта силового агрегата в зимний период). Конец выкипания топлива происходит при нагреве до 205°С. Температурный диапазон кипения может корректироваться в зависимости от количества и типа введенных присадок. В составе горючего присутствует сера (вредная примесь, допустимая объемная доля не превышает 0,05%) и бензол (допускается объемное содержание до 5%).

Для улучшения устойчивости к детонации в состав горючего вводят присадки. Например, в СССР для получения бензина сорта АИ-93 использовался тетраэтилсвинец. Поскольку компонент является токсичным и негативно влияет на каталитические нейтрализаторы (стали устанавливаться в Европе и США с начала 80-х годов), то его применение запретили. Монометиланилин позволяет поднять октановое число, но при сгорании образуется нагар, который оседает на клапанах и электродах свечей, выводя мотор из строя.

Для получения горючего с числом 92, 95 или 98 используются эфиры и спирты, которые могут растворять резиновые или пластиковые элементы систем впрыска. Для снижения негативного эффекта объемная доля присадок ограничивается 15% от объема горючего. При сгорании эфира и спирта образуется водяной пар и углекислый газ, нагар на компонентах выпускной системы не формируется.

В СССР в состав этилированного топлива входил краситель, предупреждавший водителя о наличии тетраэтилсвинца и позволявший армейским службам быстро определить сорт горючего. Например, А-72 отличался розовым цветом, а А-76 имел насыщенный желтый оттенок. В АИ-93 вводился краситель красно-оранжевого цвета, а АИ-98 отличался насыщенным синим цветом. Пигмент попадал в цилиндры мотора и сгорал, не оставляя нагара на стенках и выхлопных каналах.

В авиационный бензин обязательно вводятся красящие добавки и антиокислители, не позволяющие формирование осадков из соединений свинца. В горючем присутствуют компоненты, не допускающие коррозию трубопроводов подачи топлива и корпусов карбюраторов или аппаратуры впрыска бензина. Поскольку на самолете установлено несколько баков, то имеются электрические помпы для перекачки горючего в расходный резервуар. В бензине присутствуют добавки для устранения электростатического заряда.

Экологические требования к топливу

Предъявляемые экологические требования к автомобильным бензинам оговаривают процентное содержание бензола, серы и ароматических углеводородов. В состав горючего, соответствующего нормативам Евро-2 и выше, вводятся присадки, промывающие системы впрыска бензина в цилиндры или впускной коллектор. На территории России может использоваться топливо с содержанием метанола и этанола (до 3 и 5% соответственно), изопропанола и бутанола (до 7%).

Марки бензинов

В СССР на заправках встречалось горючее следующих марок:

• А-56, предназначенное для низкофорсированных моторов, выпуск прекращен в начале 60-х годов;
• А-66, использовался в моторах со степенью сжатия не выше 6,5 единиц, поставки прекратились в конце 70-х годов;
• А-72, предназначенный для заправки автомобилей старых моделей (степень сжатия до 7 единиц), выпуск завершили в 80-е годы;
• А-76, созданный для моторов грузовиков и такси, во второй половине 90-х годов был вытеснен маркой АИ-80;
• АИ-93, предназначенный для моторов со степенью сжатия от 8,0 единиц, в начале 90-х был заменен на АИ-92;
• АИ-95 и АИ-98, ограниченно поставлялись в крупные города для автомобилей иностранных представительств и для отечественных лимузинов ЗиЛ.

В соответствии со стандартном ГОСТ 32513-2013 на территории России используются бензины:

• АИ-80 или «нормаль» (поставки прекращены в 2014-15 гг.);
• АИ-92 или «регуляр», предназначенный для моторов со степенью сжатия до 9 единиц;
• АИ-95 или «премиум», используемый в атмосферных двигателях со степенью сжатия до 10 единиц;
• АИ-95+, отличающийся введением присадок, повышающих мощность двигателя и не допускающих формирования отложений на распылителях форсунок;
• АИ-98 или «экстра», рекомендованный для бензиновых моторов с наддувом;
• специальные сорта горючего с октановым числом 100-102 единицы, созданные для гоночных условий (не входят в требования ГОСТ);
• небольшими партиями по ГОСТ 51105-97 выпускался бензин АИ-91, соответствующий по антидетонационным параметрам топливу АИ-92.

Маркировка бензина

На территории России для обозначения бензинов используется стандарт ГОСТ Р 54283-2010, который вводит код из трех групп букв или цифр, разделенных знаками тире. Первая группа букв указывает на тип топлива и методику определения октанового числа, которое находится во втором массиве символов. На последнем месте располагается число, указывающее на соответствие экологическим требованиями Евро. Поскольку для моторов автомобилей выпуск этилированного бензина запрещен, то из маркировки исключено упоминание о тетраэтилсвинце.

Например, расшифровка обозначения АИ-95-5 выглядит следующим образом:

• бензин автомобильный, определение детонационных характеристик произведено по исследовательской методике;
• антидетонационная стойкость 95;
• соответствует классу К5 по количеству и качеству введенных присадок.

Американский стандарт определения антидетонационной стойкости основан на суммировании результатов, полученных по моторной и исследовательской технологиям. Полученная цифра делится на 2. Например, топливо с числом 87 по американскому стандарту соответствует российскому бензину А-92, а горючее с антидетонационным параметром 89 идентично АИ-95. Для моторов с турбокомпрессорами на территории США используется бензин 91, соответствующий российскому аналогу АИ-98.

Для обозначения российских авиационных бензинов используется ГОСТ 1012-72. На начало 2019 г. топливо Б-91/115 производится в соответствии с требованиями стандарта ГОСТ 1012-2013. В аббревиатуре Б-91/115 литера «Б» указывает на авиационный сорт топлива, число 91 указывает на антидетонационные параметры при обедненной смеси, а цифры 115 позволяют определить устойчивость горючего к взрывному сгоранию в составе обогащенной смеси.

Сферы применения

Основные сферы использования бензина:

1. Для работы автомобильных силовых установок различают зимние и летние сорта бензина. В топливо, рассчитанное на эксплуатацию при низких температурах воздуха, вводятся легкие фракции, улучшающие запуск холодного двигателя. Заправлять такое горючее летом не следует, поскольку в топливных магистралях формируются паровые пробки, приводящие к остановке силового агрегата.
2. Для заправки самолетов, оснащенных поршневыми моторами. В маркировку вводится литера «Б» (например, Б-70), в состав жидкости вводятся присадки, обеспечивающие работу двигателя при полете на высоте более 7-8 км над уровнем моря. Из топлива удаляются фракции, способные формировать паровые пробки в магистралях. В состав авиационных бензинов не входят присадки, формирующие нагар на поршневой группе и электродах свечей зажигания. Для повышения октанового числа в состав горючего введен тетраэтилсвинец.
3. Для использования в химической промышленности (например, как растворитель при извлечении канифоли или растительных масел). Компоненты с высокой температурой кипения (более 180°С) применяются как исходное сырье для получения других горючих жидкостей.
4. Для бытовых целей (например, для заправки зажигалок или очистки одежды от жировых загрязнений).
5. Для растворения лакокрасочных материалов или антикоррозионных мастик на резиновой основе. Например, уайт-спирит или растворитель 646 изготовлены на основе бензина, из которого удалена часть фракций и введены присадки.
6. Для очистки деталей двигателей внутреннего сгорания или газовых авиационных турбин в ходе проведения капитального ремонта.

Что означает «АИ» в названии топлива

Аббревиатура «АИ», встречающаяся в маркировке топлива для двигателей с принудительным зажиганием, обозначает методику определения октанового числа по исследовательскому методу. Технология предполагает расчет параметра при низких эксплуатационных нагрузках. Альтернативная методика (моторный способ) учитывает поведение силового агрегата при повышенных оборотах, в этом случае в код вводится литера «А». Например, разновидности бензинов А-76 и АИ-80 идентичны по детонационной стойкости, математической связи между значениями не существует.