Двигатель автомобиля должен работать устойчиво и экономично. Этому способствует нормальное сгорание топливовоздушной смеси.
Однако при повышении температуры воздуха или при переходе на другую марку бензина двигатель иногда начинает работать с детонацией.
Детонация – это ненормальная работа двигателя с воспламенением от искры, вызванная взрывным (детонационным) сгоранием рабочей смеси и сопровождающаяся металлическими стуками. При работе с детонацией в отработавших газах появляется черный дым, двигатель перегревается, могут выйти из строя отдельные детали двигателя.
Работа с детонацией недопустима, поэтому необходимо знать причины ее возникновения и средства устранения. Чтобы избавиться от детонаций при эксплуатации карбюраторных двигателей, можно использовать уменьшение угла опережения зажигания, прикрытие дроссельных заслонок карбюратора или увеличение частоты вращения коленчатого вала.
Чтобы обеспечить бездетонационную работу двигателя без потери мощности и ухудшения экономичности, необходимо использовать только рекомендуемые марки бензина. Возможность возникновения и интенсивность детонации зависят от способности углеводородов, входящих в состав бензина, сопротивляться холодно-пламенному окислению с образованием перекисей. Чем труднее окисляются углеводороды и медленнее идет накопление перекисей, тем выше детонационная стойкость бензина.
Детонационная стойкость – способность бензина нормально сгорать в цилиндрах двигателя без возникновения детонации. Детонация – взрыв. Оценочный показатель: 1) октановое число по исследовательскому методу. Октановое число – степень сжатия до взрыва. Чем выше октановое число, тем больше степень сжатия до взрыва [95 раньше, 98 позже]. 2) октановое число по моторному методу.
Детонационная стойкость бензина зависит от его химического состава. С повышением молекулярной массы способность углеводородов сопротивляться воздействию высоких температур на окисление падает и поэтому их детонационная стойкость уменьшается, и наоборот, с понижением молекулярной массы детонационная стойкость углеводородов повышается.
При одинаковом групповом составе лучшими антидетонационными качествами обладает бензин облегченного фракционного состава, т.е. с меньшим молекулярным весом.
Оценка детонационной стойкости бензина основана на сравнении ее с детонационной стойкостью эталонов (топлива в состав которого входят два углеводорода: изооктан и гептан) и заключается в подборе такой смеси эталонов, которая сгорает в двигателе специальной установки с такой же интенсивностью детонации, как и испытуемый бензин. Результаты сравнения выражаются октановым числом Для изооктана (С8Н18) характерна высокая детонационная стойкость, его октановое число принято за 100 единиц. Он начинает детонировать только в двигателях с очень высокой степенью сжатия (до 9,0). Гептан С7Н16 сильно детонирует, его детонационная стойкость принята за 0 единиц.
Смешивая изооктан и гептан в определенных соотношениях, можно получить эталонное топливо с октановым числом от 0 до 100. Следовательно октановое число – это условная единица измерения детонационной стойкости бензинов.
Октановое число определяют двумя методами: моторным и исследовательским. Более широкое распространение имеет моторный метод. Октановое число по этому методу определяют на одноцилиндровой установке Т9-2М, конструкция которой позволяет проводить испытания с переменной степенью сжатия (4-10 единиц).
Октановое число указывают в марках всех бензинов. Например, А-76 – бензин автомобильный, октановое число по моторному методу не менее 76. Если октановое число определено исследовательским методом (на установке ИТ9-6), то в марке бензина пишут букву «И», например, АИ-93. Октановые числа, определенные по исследовательскому методу, на 7-10 единиц больше, чем по моторному. Чем меньше эта разница для бензина одной марки, тем лучше его эксплуатационные свойства.
Эффективным способом повышения экономичности работы двигателя является величение его степен сжатия. Однако чем она выше, тем более высокооктановый бензин необходим для работы двигателя. Ресурсы получения такого бензина ограничены, а стоимость его высока.
В настоящее время повышение октанового числа бензина достигается путем добавления к базовому топливу высокооктановых компонентов или антидетонаторов. Среди антидетонаторов лучшим оказался тетраэтилсвинец (ТЭС) (С2Н5)4. Это тяжелая маслянистая бесцветная и очень ядовитая жидкость плотностью 1,65 г/см3, легко растворимая во всех нефтепродуктах, но не растворимая в воде.
Бензин с добавлением этиловой жидкости называют этилированным. Для предупреждения о ядовитости его искусственно окрашивают в красный, зеленый, синий цвет.