Бензин топливо для автомобильного двигателя

Бензин представляет собой алифатический углеводород. Иными словами, структура бензина изображает молекулы, состоящие только из цепочек углерода и водорода. Каждая цепь молекулы бензина содержит от 7 до 11 атомов углерода. Молекулы, присутствующие в бензине, представляют собой алифатические углеводородные цепи.

Сгорание бензина в идеальных условиях с многочисленными атомами кислорода дает нам двуокись углерода, водород и огромное количество тепла.

Один галлон бензина содержит примерно в 132×106 Джоулей энергии, что равно 125.000 британским тепловым единицам или 36.650 ватт-часам.

Получение бензина

Бензин получают из сырой нефти — жидкости темно-черного цвета, добываемой из недр Земли. В составе нефти содержатся углеводороды, которые образуют цепочки разной длины. Длина цепочки определяет свойства молекулы. Например, СН4 — метан — самая легкая молекула, являющаяся газом; чем длинее цепочка, тем тяжелее молекула.

Нечто между Газом и Твердым Веществом

Первые четыре алканы: CH4 (метан), C2H6 (этан), C3H8 (пропан) и C4H10 (бутан) — все газы, температура кипения у них составляет −107, −67, −43 и −18 градусов Цельсия.

Жидкости и Твердые Вещества

Цепочки алканов до C18H32 являются жидкостями при комнатной температуре. А при комнатной температуре алканы с цепочкой от C19 выше — уже твердые вещества.

Разделение путём дистилляции

На нефтеперерабатывающих заводах сырую нефть нагревают и получают различные местные жидкости, которые отделяются при их температурах испарения. Цепочки C5, C6 и C7 являются легкими, светлыми и легко испаряемыми дистиллятами. Они используются для производства растворителей, а также для изготовления различных быстросохнущих продуктов, таких как средства для химической чистки и растворители красок.

От C7H16 до C11H24 — подходят для изготовления бензина. Они испаряются ниже температуры кипения воды, поэтому при выливании бензина на землю он быстро исчезнет. Далее идут керосин (от С12 до С15) и дизельное и котельное топливо. Также существуют различные смазочные масла — от легких (3-в-1) до моторных и трансмиссионных масел, способных проработать даже при температуре 250°F (121°C), а также и полутвердых смазок. Вазелин также считается к ним.

Перефразирование

Цепочки углерода большей длины, чем C20, являются жесткими веществами, включая парафины, гудрон и даже асфальтовый битум. Все это получается из сырой нефти, и разнообразие производительностей связано лишь с длиной их углеродных цепочек. Что такое октановое число? ————————— Автомобильные двигатели практически во всех машинах представлены в четырехтактном бензиновом варианте. Во время такта сжатия смесь воздуха и топлива сжимается в цилиндре до точки воспламенения свечой зажигания. Данный показатель называется коэффициентом сжатия и обычно диапазон значений составляет от 8 до 1.

Октановое число указывает при каком объеме компрессии происходит самовозгорание топлива. Если возникает вспышка без искры зажигания, это может привести к нестабильной работе двигателя и возможной поломке. Наименьшее сжатие для самовоспламенения имеет бензин с низким октановым числом (вроде обычного 92-го).

Коэффициент сжатия ДВС

Коэффициент сжатия двигателя определяет какой октан бензина нужно использовать для заправки автомобиля. Если Вы хотите увеличить мощность двигателя без изменения его объема, то надо повысить коэффициент сжатия — более мощные двигатели имеют более высокий коэффициент сжатия, но требуют крупнее октанового бензина. Высокий коэффициент сжатия позволяет повысить мощность двигателя без изменения его веса, но при этом бензин для такого двигателя дороже.

Происхождение термина «октановое число»

При переработке сырой нефти образуются цепочки углеводородов различной длины. Затем эти цепочки различной длины разделяются и смешиваются для получения топлива различных типов. Например, метан, пропан и бутан являются углеводородами. Метан содержит только один атом углерода. Пропан имеет три соединенных атома углерода. Бутан имеет четыре соединенных атома углерода. Пентан имеет пять, гексан — шесть, гептан — семь и октан — восемь взаимосвязанных атомов углерода.

Незначительное сжатие

Гептан

Гептан не выносит никаких сильных сжимающих действий и при любом малейшем их количестве самостоятельно воспламеняется.

Октан

Октан же достаточно стойкий к сжатию — даже при больших нагрузках стоит без поджога. Бензин, содержащий в своем составе октан в коэффициенте 92/8 (октан/гептан) может быть использован в двигателях с коэффициентом сжатия не выше указанного.

Добавление Присадок к Бензину

В период Первой мировой войны было применено вещество под названием тетраэтил для увеличения октанового числа в бензине. Это позволило производить более дешёвые марки бензина, именуемые «этиловым» или «этилированным». Однако, такое топливо оказалось небезответственным и привело к нежелательным результатам.

Влияние этилированного топлива на двигатели

Свинец, содержащийся в топливе, быстро разрушает каталитический нейтрализатор и выводит его из строя за несколько минут. Земля была покрыта тонким слоем свинца, который является токсичным для многих форм жизни, включая человека. Когда этилированное топливо было запрещено, цены на бензин выросли, поскольку нефтеперерабатывающие заводы больше не могли повышать октановое число более дешевого бензина.

В самолетах использование этилированного топлива с октановым числом 115 по-прежнему разрешено и, как правило, применяется в мощных поршневых двигателях. Интересно, что в реактивных двигателях используется керосин.

Достижение Октанового Числа и Насыщение Кислородом

Метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ) — это простая молекула, полученная из метанола. МТБЭ добавляется в бензин по двум причинам: увеличивает октановое число и оксигенирует смесь, то есть насыщает ее кислородом. В свою очередь, это должно снизить количество несгорающих углеводородов и уровень угарного газа в выхлопе.

Применение малых технологических бензиновых эфиров

После принятия Закона о чистом воздухе в 1990 г. МТБЭ стали активно использоваться. Допустимое содержание МТБЭ в бензине может достигать 10–15%. Однако возникает проблема при утечке бензина с МТБЭ из подземных резервуаров на заправках, потому что он является канцерогенным и легко растворяется в воде. Это приведет к загрязнению грунтовых вод, даже если бензин содержит дополнительные присадки.

Недостатки использования бензина

Использование бензина приводит к двум проблемам: смог и загрязнение воздуха, углеродсодержащие и парниковые газы. Сгорание бензина образует вредные побочные продукты, такие как двуокись углерода и вода. Двигатели внутреннего сгорания не совершенны и во время горения бензина образуются другие продукты.

Загрязнение Воздуха — Серьезная Проблема

Монооксид Углерода — Ядохимический Газ, а Оксиды Азота — причина Смога в городах. Несгораемые Углеводороды — основной фактор загрязнения воздуха. Каталитический Конвертор помогает уменьшить эти вещества, однако не является идеальным решением. В развитых городах выхлопы авто и электростанций являются акутальной проблемой.

Загрязнение окружающей среды выбросами углерода

Углерод представляет собой серьезную проблему. При его сгорании выделяется большое количество углекислого газа. Основным компонентом бензина является углерод, поэтому при сгорании одного галлона (3,8 л) бензина выделяется около 5–6 фунтов (2,5 кг) углерода. В США ежедневно в атмосферу выбрасывается около 2 млрд. фунтов (900 млн. кг) углерода.

Потрясающие Изменения Ведут К Нам

Если бы это была твердая растительность, то это было бы несравненно ощутимо, представьте, что Вы бросаете по 1 кг сахара на каждый литр бензина! Однако, т. к. этот килограмм углерода выпускается в форме невидимого газа (углекислого), немало людей просто аннулируют это. Двуокись углерода, выходящая из выхлопной трубы каждого автомобиля, является парниковым газом. Дальновидные последствия этого неизвестны, но существует большая вероятность того, что это может привести к крупным климатическим изменениям, которые затронут весь живой мир на планете (например, может подняться уровень моря, что приведет к наводнению и уничтожению прибрежных городов). В связи с этим, предпринимаются усилия для замены бензина на водородное топливо.