Процесс сгорания топлива

О горении бензина

Эти знания помогут производителям завоевать любовь клиентов и увеличить прибыль

На современном рынке продажи топлива господствуют и усиливают свои позиции ВИНКи. Но частнику реально работать и зарабатывать наравне с ними. Зная это, вдохновленные специалисты открывают собственные АЗС, строят мини нефтеперерабатывающие заводы и ждут прибыли и признания. Но на практике оказывается все сложнее. Автомобилисты привычно едут на заправки крупных федеральных сетей, потребитель приобретает бензин у производителей с громкими именами. Как быть? Заявить о себе, создав качественный продукт, соответствующий современным требованиям.

Что важно учесть при производстве бензина? Как завоевать потребителя? Разберем в материале.

Разнообразие — вот что важно!

Основная характеристика бензина — октановое число. Чем оно выше, тем меньше вероятность самовоспламенения топлива. Несмотря на ГОСТы, ТУ и стандарты федеральных монополий в России нет идентично одинакового бензина, даже если это одна и та же марка (АИ-95, АИ — 92 и пр.), но у разных производителей. Специалист скажет: важна не марка или бренд, а углеводородный состав. Именно от него зависит скорость горения паров воздуха и бензина.

Любой бензин имеет свой нормальный фронт воспламенения. Как правило, это от 10 до 30 м/с. Если топливо подобрано грамотно, то потенциал механической и тепловой энергии используется на 100%, двигатель работает с максимальным КПД, и его ресурс не снижается.

«Разнообразие — вот что важно. Сегодня бензин, как правило, имеет около 200 — 300 углеводородных соединений. Они бывают разные: нормального строения, изостроения, ароматические и прочие. Хорошо, если присутствуют и кислородосодержащие соединения — спирты, эфиры или все сразу. Например, тот же МТБЭ гораздо эффективнее работает со спиртом. Горение сразу равномерное, экологичное» — рассказывает Александр Владимирович Салищев, кандидат технических наук, начальник отдела контроля качества нефтепродуктов «Кузбасс Терминал».

Ароматика горит медленнее, чем парафины и изопарафины, а оксигенаты — быстрее. Если бензин содержит большое количество оксигенатов, особенно спиртов, то скорость сгорания будет самой высокой. Например, оксигенатные топлива используются для заправки гоночных автомобилей.

Чтобы оценить важность всего вышесказанного, для начала подробно разберем процесс сгорания бензина в двигателе.

3 фазы сгорания

Первая — начальная фаза сгорания или фаза формирования фронта пламени.

Она начинается в момент возникновения электрической искры (момент зажигания), а заканчивается, когда давление в цилиндре в результате выделения теплоты становится выше, чем при сжатии смеси до верхней мертвой точки (ВМТ) без сгорания.

Для своевременного выделения теплоты при лучших условиях электрический разряд на электроды свечи подается в конце хода сжатия за 20-55° поворота коленчатого вала (КВ) до прихода поршня в ВМТ. Этот угол поворота называется углом опережения зажигания. Температура искры может составлять 10000 К.

Продолжительность первой фазы — 0,5 — 1 мс, что соответствует 10-30° поворота КВ. В течение нее сгорает около 2-3 % топлива, поданного в цилиндр.

Если в камеру сгорания будет подана обедненная смесь, то продолжительность фазы увеличится, а стабильность воспламенения нарушится. Сократить продолжительность можно, увеличив степень сжатия, длительность искрового разряда.

Вторая — основная фаза сгорания.

Длится от конца первой фазы до момента достижения максимального давления сгорания. Весь процесс занимает 1- 1,2 мс, т.е. 25-30° поворота КВ. Во время второй фазы пламя распространяется по камере сгорания, выделяется 75-85% теплоты. Температура РТ в конце фазы повышается до 2300 К, а давление достигает 3,5-5 МПа. К моменту окончания сгорание не заканчивается, поэтому средняя температура газов продолжает расти.

Третья — фаза догорания.

Начинается в момент достижения максимального давления цикла.

В этой фазе смесь горит в пристеночных слоях, где турбулентных пульсаций в разы меньше, чем в основном объеме камеры сгорания. Третья фаза не имеет четко выраженного окончания из-за замедления горения. В среднем ее продолжительность — 1-1,5 мс, т. е. 20-35° угла поворота КВ. Максимальная температура — 2300-2600 К. В третьей фазе выделяется еще 10-15 % теплоты.

В итоге, общее тепловыделение за весь процесс сгорания составляет 80-91%. Остальные 9-20 % теплоты теряются на теплопередачу через стенки цилиндра и на неполноту сгорания.

Гори, гори ясно: как улучшить горение бензина?

«Частнику важно расширять функциональный состав топлива, чтобы завоевать потребителя. Это делается с помощью присадок, как правило. Конечно, можно забрендировать бензин, добавить цвет, запах и прочие вещи. Но именно функциональное разнообразие состава делает бензин богатым, полноценным. Даже хороший, простой бензин, содержащий 3-5 компонентов, нужно и можно улучшать. Простой бензин — как каша без масла» — отвечает на вопрос Александр Владимирович Салищев.

Да, действительно, присадки улучшат характеристики бензина. Производитель получит «богатый» качественный продукт, соответствующий современным нормам, и, как следствие, завоюет доверие потребителя. Самое важное, ответственно подходить к выбору присадки и доверить ее внедрение в продукт специалистам, которые с точностью определят нужную дозировку и лично проконтролируют ее внедрение на ваших мощностях.

Компания «Одуванчик» предлагает комплексный подход к изготовлению топлива, предлагая как единое сбалансированное решение для мини НПЗ и сетей АЗС, так и отдельные присадки для получения эффективной формулы топлива для бензина.

Комплексная присадка Element

Основная проблема современных мини НПЗ и частных сетей АЗС — плохо настроенное оборудование. Из-за чего компоненты и присадки топливной формулы нередко подбирается «на глаз». Результат — нестабильное качество получаемого топлива, разное содержание элементов и даже разное ОЧ от партии к партии. Кроме того, для производства топлива задействованы собственные производственные мощности — резервуары, емкости, оборудование. Есть зависимость от цены и сроков поставки компонентов топлива, расходов на логистику.

Имея 12 лет опыта работы с НПЗ и сетями АЗС и огромную исследовательскую базу, специалисты научно-исследовательского центра компании «Одуванчик» разработали единое решение для получения оптимальной формулы бензина.

Заказчик, имея базовый прямогонный бензин с ОЧ 60-70, обращается в «Одуванчик». Специалисты создают сбалансированную и экономически эффективную формулу бензина на своих производственных мощностях, тестирует ее на сырье клиента. В итоге он получает одну присадку Element5 (для ЕВРО5) или Element4 (для ЕВРО4), которая дополнительно содержит еще несколько правильно и точно подобранных присадок. Это топливо обеспечивает ровное горение, эффективную работу ДВС и, как следствие, лояльность потребителей. А это — залог успеха. Кроме того, заказчики «Одуванчика» экономят за счет сокращения издержек на производство и логистику.

Таким образом, вместе с присадкой вы получаете технологическое сопровождение и правовое консультирование по продукту вместо букета проблем и задач при производстве топлива.

Использовать присадки или нет — решать вам. Но чтобы в топливной сфере обойти конкурентов, нужно обладать особой предусмотрительностью, вниманием и расчетливостью. Тогда появляется шанс стать первыми.

За помощь в подготовке материала благодарим Александра Владимировича Салищева, кандидата технических наук, начальника отдела контроля качества нефтепродуктов «Кузбасс Терминал».

Процесс сгорания топлива

Для обеспечения сгорания в двигателе внутреннего сгорания небольшое количество топлива смешивается с поступающим воздухом. К сожалению, двигатель внутреннего сгорания не может сжигать без остатка все топливо, которое он использует. Вследствие этого двигатель выпускает побочные продукты сгорания в виде отработавших газов. Некоторые из этих побочных продуктов вредны и загрязняют воздух. Борясь с этой проблемой, изготовители автомобилей разработали так называемые устройства понижения токсичности выхлопа, которые ограничивают выброс этих вредных веществ или полностью устраняют его.

Сгорание

В процессе сгорания происходят несколько химических реакций. Одни соединения разрушаются, а новые соединения образуются. Управление процессом сгорания — это ключ к управлению всей работой и токсичностью выхлопа двигателя внутреннего сгорания.

Для процесса сгорания требуются три элемента:

1. Воздух
2. Топливо
3. Искра зажигания

Эти три элемента иногда упоминаются как «триада сгорания». Если один элемент триады отсутствует, сгорание невозможно. Двигатель внутреннего сгорания рассчитывается на объединение этих трех элементов, поддерживая полный контроль над процессом.

Воздух состоит из атомов азота (N), кислорода (О ) и других газов. Большую часть воздуха составляет азот, являющийся инертным, негорючим газом. Воздух не горит, но в нем содержится достаточное количество кислорода, что позволяет поддерживать сгорание.

Топливо

Бензин состоит из углеводородов, которые образуются в результате переработки сырой нефти. Углеводороды состоят из атомов водорода (Н) и углерода (С). В бензин добавляются различные химикаты, типа ингибиторов коррозии, красителей и очищающих средств. Эти химикаты называются присадками.
Тепло и давление, присутствующие в двигателе внутреннего сгорания, могут заставить бензин, находящийся в камере сгорания, воспламениться раньше, чем генерируется искра зажигания. Это называется преждевременным воспламенением и более подробно описывается дальше. Октановое число бензина указывает на то, насколько хорошо он противостоит преждевременному воспламенению. Дополнительная очистка может способствовать увеличению октанового числа.
В настоящее время в регионах с чрезвычайно высоким уровнем загрязнения воздуха используется тип топлива, называемый улучшенным бензином (подвергнутым реформингу) (RFG). Такой бензин имеет специальные присадки, называемые окислителями, которые улучшают сгорание, увеличивают октановое число и уменьшают токсичность выхлопа.

Искра зажигания

В двигателе внутреннего сгорания воздух и топливо поступают в камеру сгорания, и затем генерируется искра зажигания, вызывающая сгорание. Перед зажиганием воздушно-топливной смеси двигатель нагревается и сжимает смесь. Нагревание помогает процессу смесеобразования, а сжатие увеличивает энергию, генерируемую при сгорании.

Процесс сгорания

В двигателе внутреннего сгорания сгорание происходит в течение доли секунды (приблизительно в течение 2 миллисекунд). В этот момент разрушаются связи между атомами водорода и углерода. Разрушение связей приводит к высвобождению энергии в камере сгорания, толканию поршня вниз и инициированию вращения коленчатого вала.
После разделения атомов водорода и углерода они соединяются с атомами кислорода, содержащимися в воздухе. Атомы водорода объединяются с кислородом, образуя воду. Атомы углерода объединяются с кислородом, образуя двуокись углерода (углекислый газ).

Говоря языком химии, полное сгорание в двигателе внутреннего сгорания выражается формулой:

НС + О2 = Н2 О + СО2

топливо + кислород = вода и двуокись углерода

Абсолютно эффективный двигатель внутреннего сгорания на выпуске имел бы только воду (Н О) и двуокись углерода (СО ), что соответствует Данной выше химической формуле. Это означало бы, что все углеводороды в процессе сгорания разложились. К сожалению, дело обстоит не так.

Неэффективное сгорание -это главная причина наличия вредных веществ в выхлопе автомобиля. Эффективное сгорание ведет к наименьшей токсичности выхлопа. Эффективность сгорания увеличивается посредством корректировки соотношения «воздух/топливо».

Соотношение «воздух/топливо»

Инженеры-автомобилестроители определили, что токсичность выхлопа автомобиля можно уменьшить, если бензиновый двигатель работает с соотношением «воздух/топливо», равным 14.7:1. Технический термин известен как «стехиометрическое соотношение». Стехиометрическое соотношение означает химически правильную воздушно-топливную смесь, которая производит желаемую химическую реакцию, входе которой происходит полное сгорание топлива с желаемой токсичностью выхлопа.
Соотношение «воздух/топливо» 14.7:1 обеспечивает наилучшее управление всеми тремя компонентами (углеводороды, одноокись углерода и оксиды азота) при выпуске почти во всех условиях. Соотношение «воздух/топливо» также увеличивает эффективность каталитического нейтрализатора, который является частью системы выпуска автомобиля.

Бедная воздушно-топливная смесь

Обеднение воздушно-топливной смеси обычно вызывается неисправностью в двигателе. Обеднение — это состояние, когда двигатель получает слишком много воздуха или кислорода. Причиной слишком высокого уровня кислорода могут стать утечки вакуума или неисправная система подачи топлива.

Богатая воздушно-топливная смесь

Богатая воздушно-топливная смесь — это также указание на неисправность двигателя. Обогащение — это состояние, когда двигатель не может сжечь все топливо, которое вошло в камеры сгорания. Состояние обогащения может возникать в результате высокого давления топлива, проблем с опережением зажигания или низкой компрессии.

Аномальное сгорание

Имеются два типа аномального сгорания, которое может происходить в двигателе: детонация и преждевременное воспламенение.
Детонация — это неустойчивый процесс горения, который может вызывать неисправность прокладки головки цилиндров, а также и другие повреждения двигателя. Детонация возникает, когда в камере сгорания наблюдается перегрев и повышенное давление. Когда это происходит, создается взрывная сила, которая инициирует резкий рост давления в цилиндрах, сопровождаемый сильным металлическим стуком. Ударные волны, похожие на удары молотка, генерируемые при детонации, подвергают прокладку головки цилиндров, поршень, кольца, свечу зажигания и подшипники шатуна серьезным перегрузкам.
Преждевременное воспламенение — это другое аномальное состояние горения, которое иногда путают с детонацией. Преждевременное воспламенение имеет место, когда какая-либо точка в камере сгорания становится настолько горячей, что становится источником зажигания и заставляет топливо воспламеняться до генерирования искры зажигания. Оно может сделать свой вклад в детонацию или даже стать ее причиной.
Вместо воспламенения топлива в правильный момент времени, чтобы дать коленчатому валу плавный толчок в требуемом направлении, топливо загорается преждевременно. Это вызывает мгновенный обратный удар в тот момент, когда поршень пытается повернуть коленчатый вал в неправильном направлении. Этот удар вследствие напряжений, которые он создает, может быть очень разрушительным. Кроме того, преждевременное воспламенение может локализовать тепло до такой степени, что оно может частично проплавить или прожечь отверстие в головке поршня.

Токсичность выхлопа

Стехиометрическая воздушно-топливная смесь обеспечивает наилучший компромисс между динамическими характеристиками, экономичностью и токсичностью выхлопа.
При богатой воздушно-топливной смеси все топливо не сгорает. Поэтому увеличивается уровень выделений углеводородов и одноокиси углерода. Бедная воздушно-топливная смесь может при сгорании генерировать повышенное количество тепла. Поэтому увеличивается содержание оксидов азота. Чрезмерно обедненная воздушно-топливная смесь в результате приводит к пропускам воспламенения. Это увеличивает выделения углеводородов.
Каталитические нейтрализаторы, которые химически нейтрализуют токсичные отработавшие газы, наиболее эффективны в очень узком диапазоне, близком к стехиометрическому соотношению.

Побочные продукты сгорания

Поскольку двигатель внутреннего сгорания не имеет абсолютной эффективности, в процессе сгорания генерируются три нежелательных побочных продукта:
1. Углеводороды (НС)
2. Одноокись углерода (СО)
3. Оксиды азота (N0 X )

Неполное сгорание вызывает выделение углеводорода и одноокиси углерода. Выделения углеводорода — это углеводороды, которые не разрушились в процессе сгорания. Одноокись углерода образуется, потому что не имеется достаточного количества атомов кислорода, чтобы связать углерод.

В идеальном случае азот должен проходить камеру сгорания неизменным. Но когда температура в камере сгорания достигает приблизительно 1 371 °С (2 500 °F), атомы азота и кислорода связываются, образуя (N0 X )

Химическая формула процесса сгорания, при котором образуются оксиды азота выглядит следующим образом:

НС + О2 + N2 = Н2 О + СО + N0x

Формула «NO » используется для оксидов азота, потому что OHci отражает комбинацию атома азота и любого количества атомов кислорода. Например, оксид азота (N0) состоит из одного атома азота и одного атома кислорода, в то время как двуокись азота (N0 ) состоит из одного атома азота и двух атомов кислорода.

Высокое содержание НС

Высокое содержание НС может быть вызвано недостаточной эффективностью системы зажигания, неправильным опережением зажигания или неправильными фазами газораспределения, протечками вакуума, попаданием масла или низкой степенью сжатия. Доля углеводородов измеряется в количестве частиц на миллион.

Высокое содержание СО

Высокое содержание СО может быть вызвано такими факторами, как:
• Чрезмерно богатая воздушно-топливная смесь
• Загрязнение воздушного фильтра
• Выход из строя клапана PCV
• Загрязнение топлива маслом
• Заедание или протечки в топливной форсунке
На исправном автомобиле с каталитическим нейтрализатором выделение одноокиси углерода обычно приближается к нулю. Содержание одноокиси углерода измеряется в процентах от полного объема в воздухе.

NOx генерируются при высокой температуре горения (выше приблизительно 1 371 °С (2 500 °F)) и обычно образуются, если температура горения не контролируется. Содержание оксидов азота измеряется в количестве частиц на миллион.

Гори-гори ясно: 10 вещей, которые нужно знать о том, как горит бензин

В двигателе внутреннего сгорания и вне его. Мы все что-то слышали про компрессию, богатую смесь, искру, лямбда-зонд и октановое число. Но «что-то слышать» и понимать, как это устроено — разные вещи. А есть ещё масса хитрых вопросов. Например, можно ли в бензине потушить окурок или рванёт? Правда ли, что от выстрела в бензобак начинается пожар? Как объяснить, что бензин легко загорается от малейшей искры, а дизельное топливо и зажигалкой не поджечь? И почему бензин портит дизельный движок, а дизель — бензиновый? Мы постараемся максимально ответственно и вдумчиво ответить на эти вопросы и развеять кое-какие мифы. Не зря же специализируемся на свечах зажигания.

1. Горит бензин или его пары?

Горит смесь паров бензина и кислорода, содержащегося в воздухе. Поэтому если вы слышали байку о том, как кто-то тушил в полной канистре бензина сигаретные бычки — это не байка, а вполне себе правда. Хотя это очень опасно и делать так мы не советуем. Опасно потому, что горючие пары у поверхности бензина есть всегда, если только он не охлажден до температуры ниже –40°C.

Концентрация бензина в воздухе, при которой смесь становится пожароопасной, имеет четкое минимальное и максимальное значение: от 0,8% до 8,0%. Если бензина в воздухе меньше, то смесь не загорится из-за нехватки топлива. Если больше, то тоже не загорится, но уже из-за нехватки достаточного для поддержания реакции количества кислорода.

Важно не путать пары и ничтожно малые капли бензина. Капля — это тоже жидкость, просто с точки зрения человека в крохотном объеме. Если пшикнуть из баллончика на пламя чем-нибудь горючим, то гореть будет не аэрозоль из мельчайших капель вещества, а испарения, которые окружают каждую каплю.

Красное кольцо — это и есть место горения, где пары бензина (1) соединяются с кислородом (2). А сама капля бензина (зеленый круг) не горит, а лишь испускает пары. Источник (здесь и далее, если не указано иное): NGK Spark Plugs

Горение паров бензина — это сложный окислительный процесс, при котором молекулы бензина распадаются, углерод и водород из топлива соединяются с кислородом из воздуха под действием высокой температуры, происходит выделение энергии. При полном сгорании бензин разлагается на воду (H2O) и монооксид углерода (CO). Это в теории, на деле всё сложнее, а сопутствующих соединений образуется больше из-за того, что воздух состоит из целого коктейля элементов, а не одного кислорода.

К сожалению, таких видео в интернете масса. А всё из-за непонимания того, что горят именно пары бензина, которые при заправке буквально струёй вырываются из горловины бака.

Всё описанное, заметим, справедливо для горения бензина на открытом воздухе. В двигателе внутреннего сгорание дело происходит иначе.

2. Что происходит с бензином в двигателе внутреннего сгорания

Сам по себе бензин горит очень медленно — это можно увидеть, поджигая маленькую лужицу топлива на улице. Чтобы ускорить его горение и, соответственно, выработку энергии, необходимо увеличить давление смеси. Двигатель внутреннего сгорания в начале каждого такта открывает клапан, в цилиндр впрыскивается смесь бензина и воздуха в нужной пропорции, а затем поршень, поднимаясь вверх, сжимает смесь, увеличивая её давление. Разницу в объеме при поднятом и опущенном поршне называют степенью сжатия, и в бензиновых ДВС она составляет 8–14:1. То есть поршень сжимает объем топливо-воздушной смеси в 8–14 раз.

Отношение между максимальным объёмом V1 и минимальным объёмом V2 зовётся степенью сжатия

Когда поршень находится в крайнем положении и смесь сжата максимально, свеча зажигания производит искру с температурой 10 000 °C. Если компрессия (давление) ниже необходимой, упадет мощность двигателя. Если выше, начнется детонация (об этом дальше).

От искры зажигания топливовоздушная смесь загорается, пламя распространяется от свечи зажигания по всему объёму цилиндра. Дальше происходят химические реакции, выделение газов и движение поршня вниз — с этим процессом автомобилисты хорошо знакомы.

Итак, для горения бензина необходим воздух. Сколько? Идеальное соотношение составляет 1:14,7, т. е. для полного сжигания 1 кг бензина необходимо 14,7 кг воздуха. Бензино-воздушная смесь с таким идеальным соотношением называется стехиометрической. В двигателях внутреннего сгорания это соотношение может быть чуточку больше или меньше. В таких случаях топливо-воздушную смесь называют богатой или бедной в зависимости от количества паров бензина в ней. Богатая смесь даст большую мощность двигателю, зато бедная обеспечит экономичность. За регулировку обогащения смеси топливом отвечает лямбда-зонд, анализирующий количество кислорода в выхлопных газах.

3. Что может быть не так с горением бензина в двигателе

Давление в цилиндре и высокая температура искры — это еще не гарантия, что бензин в двигателе будет загораться в нужный момент и сгорать с нужной скоростью. Огромную роль в этом процессе играют свечи и катушка зажигания.

Первая ситуация, когда ДВС работает неправильно, — детонация. Детонация есть самопроизвольное возгорание топливовоздушной смеси взрывного характера вследствие превышения некоего порога сжатия и температуры, происходящее после возникновения искры зажигания (это важный момент). В этом случае, пока топливовоздушная смесь начинает плавно гореть от свечи, где-то в другой точке объема самопроизвольно возникает еще один очаг возгорания. Фронт пламени при детонации в цилиндре распространяется со скоростью в 100 раз выше, чем при нормальной работе двигателя. Взрывная волна оказывает сильнейшую ударную нагрузку на цилиндр и буквально выгрызает в поршне каверны. Хуже того, микровзрывы разрушают свечу и стенки цилиндра и гнут шатуны. Как это происходит, можно посмотреть в нашем видео.

Детонация, помимо прочего, возникает из-за использования бензина с октановым числом ниже допустимого в конкретном двигателе — в таком топливе стойкость к детонации ниже, чем у выскооктанового бензина (об этом ниже). Также бывает виноват перегретый двигатель или высокая нагрузка при низких оборотах.

Есть ещё одно неприятное явление, по последствиям похожее на детонацию, — калильное зажигание. Во время него смесь в цилиндре воспламеняется ещё до появления искры свечи, например, от перегретого нагара на клапанах или поврежденной и тоже перегревшейся из-за неправильной установки свечи. Мы уже писали отдельный пост о калильном зажигании — обратите внимание. В лучшем случае оно приведет к сгоранию электрода свечи или повреждению её изолятора, а в худшем — к прогоранию поршней, поршневых колец и маслосъёмных колпачков, то есть к серьёзному ремонту двигателя.

Результат длительной езды с детонацией — расплавление поршня и колец. Источник: MrAliev / DRIVE2

Другая частая проблема, связанная с «убитыми» или некачественными свечами, — пропуски зажигания. Свеча либо вовсе не вырабатывает искру, либо зазор между электродами уменьшается из-за нагара и искра получается слабой, либо изношенная катушка зажигания уже не может выдавать необходимое напряжение. Пропуски дают о себе знать сильной вибрацией двигателя на холостом ходу и падением мощности авто. Остатки несгоревшего из-за отсутствия искры топлива попадают в нейтрализатор, воспламеняются там и сжигают его, закупоривая соты.

Расплавленный нейтрализатор. Это ещё ничего, в особо тяжелых случаях расплав закупоривает почти все соты. Источник: HelpAutoKiev / DRIVE2

Тут повторим мысль, уже однажды звучавшую в этом представительстве: иридиевые и платиновые свечи зажигания — это не очередной способ вытянуть побольше денег из автолюбителей, а физика. Тонкий стержень из тугоплавкого иридия в центральном электроде значительно лучше самоочищается от нагара в сравнении с толстым никелевым сердечником. Простая свеча с толстым электродом может быстро покрыться нагаром из-за некачественного бензина, расход топлива увеличится, начнутся пропуски зажигания. Кроме того, чем тоньше электрод, тем проще вызвать искру — снижается нагрузка на катушку зажигания. Иридиевая свеча хоть и стоит дороже обычной, но в течение срока службы демонстрирует меньший расход топлива и вредных выбросов. Нет, это не методичка из PR-отдела, а исследование журнала «За рулём».

Свеча с иридиевым сердечником (слева; Laser Iridium) и с никелевым (справа) — обе NGK Spark Plugs

Платиновые напайки на электродах создают стойкость к коррозии и эрозии. То есть зазор между электродами практически не будет меняться в течение срока службы свечи, а значит, значительно снижается шанс возникновения пропусков зажигания. Платиновые и иридиевые свечи не вечные, но проходят они в среднем в 3-4 раза больше обычных (порядка 100 тыс. км), после чего требуют замены. При небольших ежегодных пробегах есть шанс, что после покупки нового автомобиля с иридиевыми свечами вы вообще их никогда не поменяете, а скорее продадите машину.

Свеча NGK с едва заметными светлыми платиновыми напайками на концах электродов — такого количества драгметалла вполне достаточно. Источник: mikelz / DRIVE2

4. Почему важно октановое число и можно ли на нём экономить

Есть много мифов, появившихся вследствие непонимания смысла октанового числа бензина. Мы постараемся последовательно их развеять. Октановое число характеризует стойкость топлива к детонации — и ничто другое. Ни качество и чистоту, ни температуру горения, ни абстрактную «эффективность» — только стойкость к детонации.

Что фактически значит число 95 в марке автомобильного бензина? Оно значит, что топливовоздушная смесь конкретного бензина имеет стойкость к детонации такую же, как смесь из 95% изооктана и 5% гептана. Изооктан — углеводород, принятый за образец стойкости к детонации (октановое число 100), а гептан, наоборот — образец склонности к детонации (октановое число 0). На их комбинировании и построена октановая шкала.

Тогда что такое бензин с октановым числом выше 100, если 100-процентный изооктан является эталоном? Это бензин, который с помощью присадок сделали более стойким к детонации, чем чистый изооктан; такой используется в гоночных автомобилях (у авиационных бензинов октановое число тоже может быть выше 100, но у них своя шкала детонационной стойкости). Главным образом этого позволяет достичь добавление тетраэтилсвинца, однако применяются также эфиры МТБЭ и ЭТБЭ, толуол и проч. Интересно, что они во-первых, делают топливо дороже, а во-вторых, в большинстве своём вредны для окружающей среды и человека. Так, тетраэтилсвинец до конца XX века добавляли в весь автомобильный бензин для повышения его октанового числа, но затем присадка попала под запрет из-за токсичности (а бензин стал неэтилированным).

Повторим же: чем выше октановое число, тем более бензин стоек к детонации. В форсированных двигателях с высокой степенью сжатия низкооктановый бензин начинает детонировать во время зажигания со всеми описанными выше последствиями для двигателя. Проще говоря, если у вас современный немецкий турбомотор и к нему приложена рекомендация заправляться Аи-98 (а в случае острой необходимости Аи-95), то заправка Аи-92 очень скоро приведёт к детонации и порче очень дорогого двигателя.

RON — исследовательский метод, согласно которому в России и обозначается марка бензина, по условиям вычисления похож на езду по трассе (буква «И» в маркировке бензина как раз от слова «исследовательский», а «А» означает «автомобильный»). MON — моторный метод, похожий на эксплуатацию в городе

А что насчёт заправки высокооктановым топливом атмосферного движка, настроенного под Аи-92 или даже ниже? Никакой детонации, естественно, не будет — будет другая проблема. Высокооктановое топливо горит медленнее, чем низкооктановое. Какой-нибудь Аи-98 просто не успеет полностью сгореть в цилиндре, и огонь пройдёт сквозь выпускной клапан в коллектор, пожжёт катализатор, а на высоких оборотах доберется и до глушителя.

5. Безнин невозможно поджечь сигаретой

А теперь немного о несерёзном. Трюк с гашением в ведре бензина работает только с сигаретой, провернуть тот же фокус с горящей спичкой не получится. Вернее, фокус получится, но совсем другой. Если оставить сигарету в покое и не затягиваться, она будет не гореть, а тлеть без образования газофазного пламени (то есть огня), необходимого для воспламенения бензина. Чисто теоретически, неудачно брошенная в лужу бензина сигара может испустить достаточно искр, чтобы поджечь пары топлива, — это единственное оправдание популярному киноходу с поджиганием бензина таким образом.

А вот с негаснущей на ветру зажигалкой типа Zippo такой трюк сработает почти наверняка (как в конце «Крепкого орешка 2»). Поэтому курение рядом с заправляющимся автомобилем опасно, но не фатально (всё равно не делайте этого), а попытка подсветить бензобак зажигалкой абсолютно гарантированно закончится пожаром.

Коротко и наглядно — бензин сигаретным бычком не зажечь. Но не повторяйте это дома!

6. Бензобак в автомобиле так просто не взрывается

Ещё один киношный миф: едва попав в аварию чудом спасшийся герой выбирается из разбитой машины, и она тут же живописно взрывается. Для съёмок такого пафосного взрыва пиротехники не просто поджигают полупустой бак автомобиля: так «бабаха» не добиться. В декорации обычно закладывают твердую взрывчатку, а чтобы добавить огня, подливают керосина. А иначе вместо взрыва получится неторопливое сжигание автомобиля, словно чучела Масленицы, и взрыв, если и произойдёт, то совсем не сразу и не тогда, когда его с нетерпением ждёт съёмочная группа.

Автомобиль, как на этом фото, может загореться даже во время стоянки — например, из-за короткого замыкания или даже поджога, — и со временем взорваться, но сначала он порядочно прогорит. Источник: Les Chatfield / Flickr

Разберём и физику попадания пули в бензобак. Допустим, что по сюжету фильма в бензобак авто попадает пуля, и происходит грандиозный взрыв — очень затасканный киноштамп, которым до сих пор пользуются сценаристы посредственных боевиков. С точки зрения зрителя это выглядит логично: пуля, пробивая бензобак, вызывает искру, от которой десятки литров топлива мгновенно детонируют, превращая машину героя в огненный факел.

В реальности всё будет совсем не так. Предположим, что пуля попадает в наполовину наполненный бензобак. Опустим, что в современных машинах их делают из пластика, а потому никакой искры там в принципе быть не может. Так вот, в баке есть необходимые нам пары бензина, и даже искра откуда-то появилась, например, от зажигательного патрона. Первое попадание, разлетающиеся искры и… ничего. А всё потому, что топливовоздушная смесь в бензобаке слишком обогащенная парами бензина, кислорода для возгорания в ней недостаточно. Затем через образовавшиеся отверстия начнет вытекать бензин, разливаясь по дороге и корпусу авто. И вот теперь с некоторой вероятностью от выстрела можно будет поджечь топливо. Только снаружи, всё ещё не в бензобаке. И даже в этом случае начнется медленное горение, но никак не взрыв.

Демонстрация того, что как в канистру с бензином не стреляй, а взрыва не выйдет:

Но хватит о кино и мифах — возвращаемся к серьёзному разговору.

7. Бензин при аварии может загореться

Правда, и тут обычно происходит не взрыв, а пожар на большой площади разлившегося по дороге бензина. Когда содержимое топливного бака за пару секунд выливается на дорожное полотно и загорается, создается ощущение взрыва, но всё же в большинстве случаев это не взрыв, а пожар с последовательным распространением огня.

Если не считать автомобили с некачественным ГБО, по-настоящему эффектно взрываются только… электромобили :

Тем не менее, пожар может начаться просто от того, что бензин попал на какой-то узел, куда он попадать не должен. Искра не нужна, достаточно очень высокой температуры поверхности, чтобы началось самовоспламенение бензина. Физика безжалостна: температура, при нагревании до которой пары бензина загораются сами, начинается с 250°C. Если бензин попадет в выпускной коллектор или в катализатор, который разогревается до 500-600°C (если крутить движок), топливо мгновенно вспыхнет. То же самое произойдет при соприкосновении топлива с тормозными дисками (300-400°C при торможении «в пол»).

В тяжелых ДТП, когда автомобиль буквально разрывает на части, нарушается целостность топливной системы, а то и самого бензобака, бензин быстро вытекает наружу и попадает на раскаленные узлы автомобиля. Далее происходит самовоспламенение испаряющегося топлива и начинается сильный пожар. А уж если после аварии и разлития горючего что-то под капотом заискрит…

8. Дизельное топливо при аварии горит гораздо хуже

При аварии дизельное топливо точно так же может растечься по раскаленным деталям автомобиля и по дороге, но воспламениться даже от искр ему не позволит химия. Дизель относится к тяжелым видам топлива с низкой летучестью, он имеет длинную углеродную цепочку, потому испаряется очень неохотно. Бензин, напротив, очень летуч — уже при температуре –40°C он начинается испаряться достаточно для того, чтобы загореться. Этот порог называется температурой вспышки. Даже в мороз достаточно любой искры, чтобы бензин заполыхал огнем. А вот температура вспышки у дизеля составляет аж +62°C. Случайные искры не смогут разогреть дизельную лужу до такой степени, чтобы та начала испаряться и гореть. Чтобы солярка загорелась на воздухе, ее нужно нагреть до температуры вспышки, например, газовой горелкой, усилив испарение. В зависимости от силы огня и количества дизеля в ёмкости топливо прогреется через 15-20 секунд и тогда наконец загорится.

9. Что будет, если дизельный автомобиль заправить бензином

Из-за свойств дизельного топлива дизельвоздушная смесь в цилиндрах воспламеняется сама, без участия свечи зажигания, при увеличении давления и сопутствующего ему увеличения температуры. С бензовоздушной смесью, как мы сказали выше, такое тоже возможно, хотя и с негативными последствиями. Тогда почему бы не залить бензин в дизельный ДВС? Тут основная проблема заключается в параметрах топлива, под которые спроектирован двигатель. Действительно, дизельный движок, в зависимости от степени технологичности (чем старше и проще, тем лучше) даже сможет немного поработать на бензине. Но из-за разницы в скорости воспламенения и горения бензина и дизеля двигатель будет подвергаться огромным разрушительным нагрузкам.

В современных движках на тяжелом топливе дизель впрыскивается в цилиндр не один, а несколько раз за один ход поршня. Сначала происходит предвпрыск небольшого количества топлива, которое загорается еще до того, как поршень достиг вершины хода. Затем, когда поршень достиг верхней мёртвой точки, и достигнуто максимальное сжатие воздуха в камере сгорания, впрыскивается оставшаяся часть дизеля. Двойной впрыск обеспечивает надежное возгорание и равномерное выделение газов, необходимых для толкания поршня вниз. Этапов впрыска в рамках одного такта двигателя может быть два, а может и все десять, тут уж как будет спроектирован двигатель.

Случайный залив бензина в дизельный авто на крупных сетевых заправках часто кончается относительно благополучно: приезжает сотрудник топливной компании и сливает бензин из бака и топливной системы. Источник: priZrak495 / DRIVE2

А вот с бензином ситуация другая. Во время предвпрыска бензин, смешанный с остатками дизеля из топливного бака, не загорится. Он понизит цетановое число солярки. Чем ниже цетановое число, тем медленней воспламеняется топливо и тем интенсивней сгорает. Когда поршень достигнет высшей точки и произойдет впрыск оставшейся части «бензинодизеля», смесь наконец загорится от высокого давления и температуры. При огромной степени сжатия бензин не будет плавно гореть, пока поршень будет двигаться вниз — он буквально сдетонирует, вызвав сильнейшую ударную нагрузку на цилиндр. Со стороны детонация бензина в дизельном ДВС звучит как удары маленькими молоточками по металлическим деталям двигателя. На самом деле это приглушенные взрывы бензина. От постоянных взрывов и ударных нагрузок портятся поршни, в цилиндре образуются микротрещины, сильно изнашивается цепь/ремень ГРМ. Чем меньше в топливной смеси осталось дизеля и чем больше в ней бензина, тем сильнее детонанция.

10. Что будет, если в бензиновый двигатель залить дизель

Если же залить дизель в бензиновый автомобиль, то практически сразу начнутся пропуски зажигания — дизелю не хватит давления и температуры в цилиндрах, чтобы стабильно самовоспламеняться, а искрой от свечи его не поджечь. Так как солярка тяжелее бензина, она сразу опустится на дно и попадёт в топливную систему.

Цилиндры наполнятся несгоревшим дизелем, топливо пойдёт в выпускной коллектор, из выхлопной трубы повалит дымок. Мотор «закашляет», потеряет мощность и вскоре заглохнет. Скорее всего, отделаетесь «малой кровью» — чисткой топливной системы и фильтров, забитых содержащимся в дизеле парафином.

Коротко о главном
Рекомендации по использованию бензинового автомобиля простые: заправляйтесь на проверенных заправках топливом с рекомендованным октановым числом, следите за свечами и, пожалуйста, никогда не пытайтесь подсветить бензобак зажигалкой!
Остались вопросы? Задавайте — постараемся ответить.

Источник https://oduvanchik-him.ru/info/blog/o-gorenii-benzina

Источник https://mskjapan.ru/articles/process_sgorania_topliva

Источник https://www.drive2.ru/o/b/540555926294233883/