СТАНДАРТИЗАЦИЯ И АТТЕСТАЦИЯ КАЧЕСТВА
АВТОМОБИЛЬНЫХ И АВИАЦИОННЫХ БЕНЗИНОВ - ЧАСТЬ 2
Результаты испытания нового топлива или смазочного материала по
комплексу квалификационных методов могут служить основанием для принятия
следующих решений:
о допуске данного нефтепродукта к применению без дальнейших испытаний;
об объеме последующих испытаний (стендовые, дорожные, эксплуатационные и
т. д.);
о необходимости проведения функциональных испытаний (например, на
коррозионную агрессивность по специальной програм-ме, на токсичность и
т. д.).
Организация и координация испытаний по комплексам квалификационных
методов осуществляется Государственной межведомственной комиссией по
испытанию топлив, масел, смазок и специальных жидкостей при Госстандарте
СССР.
В комплекс квалификационной оценки автомобильных и авиационных бензинов,
кроме предусмотренных стандартами, включено определение следующих
показателей: плотность (ГОСТ 3900—47),
содержание механических примесей (ГОСТ 10577—63), интенсивность окраски
и содержание выносителей в этилированных бензинах (ГОСТ 20924—75 и ГОСТ
6073—75), химическая стабильность (ГОСТ 22054—76), физическая
стабильность (склонность к потерям от испарения— ГОСТ 6369—75),
коррозионная активность в условиях конденсации воды (ГОСТ 18597—73),
фактическая детонационная стойкость автомобильных бензинов в стендовых и
дорожных условиях (ГОСТ 10375—75),
Склонность к образованию паровых пробок (ГОСТ 22055—76). Все
перечисленные методы стандартизованы и применяемы; аппаратура, реактивы
и материалы, а также условия и порядок проведения испытаний и обработки
результатов указаны в соответствующих ГОСТ.
Кроме стандартизованных методов в комплекс входят квалификационные
методы, не оформленные в виде стандарта, но согласованные между
потребителями и производителями бензинов. Определение свойств по этим
показателям является обязательным при оценке бензина по комплексу
методов.
1. Метод определения группового у г л е в од о р о д-ного состава
бензинов. Метод для определения содержания в светлых нефтепродуктах
(конец кипения которых не превышает 315°С) насыщенных, олефиновых и
ароматических углево-дородов (включая ароматические олефины и соединения
с гетероатомами) разработан во ВНИИ НП [21] и пригоден для топлив,
содержащих не более 3% диолефиновых углеводородов. Метод заключается в
разделении пробы бензина на группы углеводородов, обладающие различной
адсорбционной способностью. В качестве адсорбента используют
активированный силикагель (фракцию 0,07—0,16 мм). Для фиксации
образующихся зон различных групп углеводородов на силикагель наносят
флуоресцентный индикатор, представляющий собой смесь судана III с
частями оле-финового и ароматического красителей, растворенную в
ксилоле. Такой индикатор, распределяясь на силикагеле в соответствующих
группах углеводородов, в ультрафиолетовом свете позволяет по различной
окраске определить размеры зон различных углеводородов. Метод называется
флуоресцентно-индикаторным адсорбционным (или кратко ФИА-методом).
Методика определения заключается в следующем. Предварительно охлажденную
пробу бензина объемом 1 мл вводят в адсорбционную колонку, заполненную
силикагелем и флуоресцентным индикатором. Адсорбированный образец
бензина вытесняют затем изопропиловым или этиловым спиртом и далее в
свете ультрафиолетовой лампы с фильтром длиной волны видимой части
спектра определяют границы зон различной флуоресценции. Зону насыщен-ных
углеводородов отсчитывают, начиная от нижнего края фронта жидкости до
первого максимума интенсивности желтой флуоресценции.
Зону олефиновых углеводородов отсчитывают от верхней границы зоны
насыщенных углеводородов до середины зоны переходных цветов между желтой
зоной олефиновых и голубовато-фиолетовой зоной ароматических
углеводородов. Таким образом, в адсорбционной колонке углеводороды
бензина распределяются на группы и располагаются в следующем порядке:
вверху — ароматические (все вместе, включая ароматические олефины и
гетероор-гаиические соединения), ниже — олефины и в самом низу —
насыщенные углеводороды.
Содержание в испытуемом бензине насыщенных, олефиновых и ароматических
углеводородов вычисляют в объемных процентах как отношение длины зоны
соответствующей группы углеводородов к общей длине всех зон.
Общая продолжительность анализа бензина 1—2 ч. Расхождения между двумя
параллельными определениями углеводородных групп не должны превышать 1 %
при содержании данной' группы до 10% и не более 2% при содержании данных
углеводородов свыше 10%.
2. Метод оценки склонности бензинов к образованию отложений во впускной
системе двигателя. Метод квалификационной оценки склонности бензинов к
образованию отложений во впускной системе карбюраторного двигателя
является междуведомственным и успешно используется для
испытаний как автомобильных, так и авиационных
бензинов. Сущность метода заключается в определении массы отложений,
образующихся на сменной пластинке, помещенной внутри впускного
трубопровода одноцилиндрового двигателя при сгорании в условиях
постоянного режима испытания 1,5 кг бензина. Метод количественно
характеризует содержание в бензинах тех веществ, которые не испаряются в
условиях впускного трубопровода и образуют отложения на его стенках [3].
Метод базируется на одноцилиндровом двигателе установок УИТ-65 или
ИТ9-2, предназначенном для определения детонационной стойкости.
Двигатель дооборудуется специальным впускным патрубком. Патрубок
представляет собой вертикальную трубу с наружным электрообогревом,
позволяющим обеспечить постоянный нагрев стенки трубы во время испытания
до заданной температуры. Температура стенки трубы и топливо-воздушной
смеси контролируется с помощью термопар.
Во впускной патрубок при проведении испытания устанавливается
специальная сменная пластина из листового алюминия толщиной 0,2 мм и
размером 445x105 мм. Установка при оценке склонности бензинов к
образованию отложений во впускной системе работает в следующем режиме:
Продолжительность испытания (расходование навески
1,5 кг бензина) составляет 75±5 мин. После испытания сменная пластинка
из патрубка извлекается, охлаждается и взвешивается. Увеличение массы
пластины за время испытаний принимают за количество смолистых отложений.
Склонность бензина к образованию отложений во впускной системе двигателя
оценивается по среднеарифметическому значению массы отложений,
полученных на пластинах за два параллельных определения. Результаты двух
определений массы отложений при испытании одной и той же пробы бензина
не должны отличаться более, чем на 10% от среднеарифметического значения
массы отложений.
Метод оценки склонности бензинов к образованию отложений прошел сложный
путь развития и совершенствования. С целью приближения температурного
режима впускного патрубка к условиям, имеющим место в авиационных
поршневых двигателях, была разработана специальная конструкция впускного
патрубка с электрообогревом. За счет приближения температурных условий
пребывания смеси в патрубке установки к условиям полноразмерных
двигателей и строгого контроля температурного режима испытаний удалось
за небольшой промежуток времени работы двигателя (за 1 ч и 15 мин) при
небольшом расходе испытуемого топлива (1,5 кг) получить достаточное
количество отложений для надежной оценки одного из важнейших показателей
бензинов, особенно для бензинов, содержащих присадки. Метод позволяет
хорошо дифференцировать бензины по их склонности к образованию отложений
во впускной системе, что видно из следующих данных (масса отложений в
мг):
3. Метод оценки антиобледенительных свойств
бензинов. Обледенение карбюратора наступает в результате понижения
температуры всасываемого воздуха и вымораживания содержащейся в нем
влаги. Снижение температуры смеси происходит вследствие расхода тепла на
испарение бензина. На дроссельной заслонке и вокруг нее образуется лед,
который сужает проходные сечения для воздуха, затрудняет его поступление
в камеры сгорания, и двигатель на некоторых режимах может заглохнуть, к/
Основную роль в возникновении обледенения карбюратора играют атмосферные
условия, от бензина же зависит степень охлаждения смеси. Однако, в
бензин могут добавляться антиобледени-тельные присадки, которые либо
снижают температуру застывания воды, либо, обладая
поверхностно-активными свойствами, препятствуют оседанию льда на деталях
карбюратора. Метод оценивает бензин как в чистом виде, так и с
добавлением присадок.
Лабораторный моторный метод оценки антиобледенительных свойств бензинов
и присадок разработан ВНИИ НП [22]. Он предусматривает использование
серийной одноцилиндровой установки УИТ-65 или ИТ9-2, в двигатель которой
между карбюратором и впускным трубопроводом вставлена специальная
перегородка с
отверстиями или сетка тканая с квадратными ячейками
размером 0,4 мм из нержавеющей проволоки диаметром 0,15 мм простого
плетения.
Сущность методики заключается в определении времени работы двигателя до
обледенения перегородки в строго постоянных условиях, благоприятных для
обледенения карбюратора. О степени обледенения перегородки судят по
увеличению разрежения во впускном трубопроводе после перегородки или
уменьшению разрежения до перегородки. Двигатель установки при проведении
оценки антиобледенительных свойств бензинов работает в следующем режиме:
Частота вращения коленчатого вала, об/мин.....900
Степень сжатия..........................5
Расход топлива, л/ч.............2,3
Температура, °С
воздуха перед карбюратором................6
охлаждающей воды на выходе, не выше ......60
Перед проведением испытаний установку
.переоборудуют. Теплоизолируют воздухопровод от колонки со льдом до
карбюратора, снимают подогреватели воздуха и топливо-воздушной смеси,
заменяют замкнутую термосифонную систему охлаждения двигателя на
прямоточную из системы водоснабжения.
Для проверки установки, сравнения результатов, получаемых на различных
установках, и разработки -количественной оценки антиобледенительных
свойств бензинов предусмотрено использование базового топлива. В
качестве базового топлива применяют смесь, состоящую из 80% к-пентана и
20% толуола. Кроме того, готовят эталонные топлива путем введения в
базовое топливо различного количества изопропилового спирта. Перед
проведением испытания бензина установку прогревают и налаживают таким
образом, чтобы время обледенения перегородки при работе на базовом
топливе в разные дни составляло 1,3±0,5 мин.
Оценка антиобледенительных свойств испытуемого бензина проводится при
постоянном расходе топлива и заключается в определении скорости
обледенения перегородки. За скорость обледенения перегородки принимают
отношение изменения давления во впускном трубопроводе во времени, за
которое произошло это изменение. Одновременно проводят оценку скорости
обледенения перегородки на эталонных топливах (базовое топливо,
содержащее изопропиловый спирт). При этом подбирают две смеси эталонных
топлив, которые различаются содержанием изопропилового спирта не более
чем на 0,5%, и одна из которых обладает более высокой, а другая более
низкой скоростью обледенения, чем испытуемый бензин.
Ориентировочная зависимость скорости обледенения перегородки при работе
на эталонных топливах в зависимости от содержания в них изопропилового
спирта представлена ниже:
Антиобледенительные свойства бензинов и
антиобледенитель-ная эффективность присадок выражаются изопропиловым
эквивалентом, который находят путем интерполяции по формуле.
Изопропиловый эквивалент показывает процентное содержание изопропилового
спирта в базовом топливе, эквивалентном по скорости обледенения с
испытуемым бензином. Сходимость результатов повторных определений
антиобледенительных свойств одной пробы бензина или присадки находится в
пределах ±0,37 изопропилового эквивалента при доверительной вероятности
0,95.
Ниже приведены результаты оценки антиобледенительных свойств ряда
товарных автомобильных бензинов — средние значения изопропилового
эквивалента:
Результаты оценки эффективности некоторых
антиобледени-тельных присадок и спиртов при введении их в базовое
топливо (80% я-пентана +20% толуола) следующие:
Проведенные испытания показали, что оценка
эффективности антиобледенительных присадок в дорожных условиях на
автомобилях может быть достаточно достоверно предсказана по данным
оценки описанного выше лабораторного метода.