Наука и техника

В качестве эталонов для определения октанового числа (ОЧ) бензина используют два углеводорода, один из которых - изооктан - обладает очень высокими антидетонационными свойствами, то есть горит, а не взрывается. Другой - н-гептан - наоборот, при каждом удобном случае норовит бабахнуть. ОЧ изооктана принято считать равным 100, а ОЧ н-гептана - равным нулю. Если эти два соединения смешать в пропорции 92 к 8, то получится горючее с ОЧ, равным 92 - это эталон 92-го бензина. По этому эталону и определяются антидетонационные свойства бензина, претендующего на звание "девяносто второго".

Октановое число

Главным показателем, особенно существенным для любого автомобиля, является октановое число. Что это такое и как его определяют? Наверное, путем сложных химических исследований, всякие колбочки, пробирочки разные, реактивы, лакмусовые бумажки, скажет "чайник-водила". А на самом деле для определения октанового числа применяют специальную установку - одноцилиндровый двигатель с изменяемой степенью сжатия. В установку заливают образец бензина и измеряют детонацию. Затем в ту же установку последовательно заливают смеси изооктана и н-гептана в разных пропорциях, добиваясь того же уровня детонации. Доля изооктана в такой смеси и говорит об октановом числе бензина.

Измеряют его двумя способами - моторным и исследовательским. Моторный метод отличается от исследовательского лишь более жесткими условиями работы двигателя - выше обороты и температура горючей смеси. Поэтому моторное октановое число всегда меньше исследовательского. Это, кстати, вносит путаницу в маркировку бензинов. Раньше товарные сорта бензинов, октановое число которых измерено по исследовательскому методу, снабжали маркировкой с буквой И: например, АИ-93 и АИ-95. А отсутствие буквы И в маркировке бензина - например, А-72, А-76 - однозначно свидетельствовало о моторном методе определения октанового числа.

Сейчас на колонках продают так называемые экспортные бензины А-80, А-92. В их маркировке буква И отсутствует, однако октановое число определено по исследовательскому методу.

Для полного сгорания одного килограмма бензина нужно 14,7 кг воздуха, и образуется при этом 3,1 кг углекислого газа (СО2) и 1,3 кг воды (Н2О).

Двойной стандарт

Путь бензина от дырки в земле до автомобильного бензобака лежит через нефтеперабатывающий завод. Каждое из этих предприятий обязано получить сертификат на тот или иной вид топлива. Бензин проходит тщательные испытания на соответствие ГОСТ (ТУ) и на основе результатов исследования. Межведомственная комиссия принимает решение о допуске к производству и применению бензинов. А аккредитованные центры при Госстандарте выдают одобренному топливу сертификаты. Сегодня на территории России действуют два стандарта на основные сорта бензина: ГОСТ 2084-77 (А-76, А-91, АИ-93, АИ-95) и ГОСТ 51105-97, разработанный в соответствии с европейскими требованиями к качеству и экологичности топлива. Согласно последнему, принята и европейская терминология: АИ-80 (Normal), АИ-91 (Regular), АИ-95 (Premium), АИ-98 (Super). Однако до тех пор, пока заводы не приведут в соответствие с новоиспеченным стандартом свою продукцию, ГОСТ образца 77 года будет действовать на равных с новым.

Гражданин! Предъявите паспорт

Бензин, как и добропорядочный российский гражданин, обязан иметь паспорт. Выдают ему удостоверение личности не в милиции, а на заводе, где он родился. Однако изменения, происходящие "кое-где у нас порой" с топливом в дороге, в сию бумагу не попадают. Так что документ может быть подлинным, а его владелец поддельным. Сейчас бензиновые паспорта стали вывешивать на бензоколонках и многие наши читатели интересуются, что значат те или иные параметры и как влияют они на здоровье автомобиля.

Слева в документе указаны значения по ГОСТУ или ТУ, справа - фактические, присущие данной партии. Первым в паспорте стоит графа "детонационная стойкость". Это "самое важное из всех искусств" бензина. Именно эта цифра красуется на самой колонке, откуда выливается огненная жидкость.

Следующая цифра - концентрация свинца, для неэтилированных бензинов не должна быть более 0,013 г. на куб. дм. Конечно, если вас решили обмануть и в резервуарах смесь обильно заправленная тетраэтилсвинцом, то в бумажке данный факт отражения иметь не будет. Но все же, продолжим.

Следующие строчки - температура перегонки - говорят о "легкости" топлива, чем меньше эти значения, тем больше в бензине легких фракций, тем быстрее запустится двигатель зимой.

Далее, важная графа - концентрация смол. Чем ниже, тем лучше, смола - яд для карбюратора, инжектора, впускных клапанов.

"Индукционный период" говорит о способности бензина к длительному хранению. А "испытанию на медной пластинке" топливо подвергается с целью выяснения окислительных коррозионных свойств, которые оно проявит в системе питания автомобиля. Пометка "выд." означает - испытание выдерживает.

Следующие строчки должны сопровождаться только одним примечанием: "отс." -- отсутствуют кислоты, щелочи, механические примеси и вода. Кстати говоря, если в левой колонке проставлены значения некого ТУ, а не ГОСТ, это означает, что жесткие государственные стандарты, скорее всего, (обычно в допустимых пределах) несколько занижены заводом-производителем.

Нелишне напомнить, что в полном соответствии с этим документом бензин выезжает из ворот завода. Что с ним происходит дальше, зависит от соотношения потребностей и желаний работников нефтебаз и бензоколонок с их информированностью о предстоящих проверках. Иногда "пределы разумного" здесь не соблюдаются.

Этилированный бензин. Не так страшен черт…

Нефть бывает разная и бензин из нее получается разный. Например, пятьдесят шестой. И что с ним делать? "Вылить!" - вскрикнет нервный владелец крутой иномарки. Не-ет, такого не бывает. Все идет в дело. Есть несколько способов получения высокооктанового бензина. Можно разбавить его 95-м до 76-го. А можно добавить вещества, которые укротят взрывчатый н-гептан до приемлемого уровня. Самый распространенный в России способ - этилирование, добавка тетраэтилсвинца. Бензин становится страшно ядовитым, но в двигателе горит хорошо, не взрывается. Такое топливо для отечественных машин без нейтрализатора отработавших газов совершенно безопасно. Двигатели у нас проектировались по принципу "а если завтра война" и достаточно эластично приспосабливаются к работе в самых экстремальных условиях. Но для иномарки с нейтрализатором одна заправка этилированным бензином может стать причиной серьезных бед. Сначала выйдет из строя сам дорогостоящий платиновый борец с токсичностью, затем, лямбда-зонд - датчик, определяющий количество кислорода в топливной смеси. В общем, ничего хорошего.

Как же отличить этилированный бензин? А никак - все равно обманут. Не этилированным собственно можно считать бензин, содержащий свинца не более 0,013 г. на куб дм, остальные в той или иной мере следует признать этилированными (ГОСТ). По правилам этилированный бензин обязаны подкрашивать, но в реальности - могут подкрасить, а могут и нет. Опять же по правилам должна быть помечена колонка, и в бак инжекторной машины не должен влезать пистолет с этилированным бензином. Но вы же понимаете...

Впрочем, еще в прошлом году, всем российским заводам было вообще запрещено производить этилированный АИ-93.

Особняком от российской глубинки, стоят крупные города, в первую очередь Москва и Санкт-Петербург. Здесь практически исключен риск заправки этилированным бензином. Для увеличения октанового числа местные нефтеперерабатывающие заводы используют не содержащие свинца антидетонаторы: автовэм (на основе марганца), феррада (на основе железа), ада (на основе монометиланилина) и другие им подобные. По данным ВНИИ нефтепереработки заводы поставляют в столицы все более качественное топливо, и владельцы чувствительных заграничных машин могут начинать волноваться, только отъехав километров на 50 от города.

Причем здесь пальцы?

Итак, для российского агрегата тетраэтилсвинец не помеха. Что же тогда заставляет многострадальный жигулевский или москвичевский движок трястись, вздрагивать и глохнуть, колотясь в предсмертных судорогах? Детонация. Разберемся, что происходит, если в цилиндры поступает неподходящий низкооктановый бензин? Поначалу вспышка и распространение фронта пламени протекают так же как при нормальной работе двигателя. Но когда пламя съедает уже две трети объема камеры сгорания, в оставшейся трети вдруг происходит точечное самовоспламенение смеси. Причем огонь имеет "неправильную" природу - это так называемое "холодное пламя". Далее происходит что-то вроде цепной реакции, и скорость распространения пламени резко увеличивается до 2000≈2500 м/с! Ударные волны, достигая стенок камер сгорания, порождают характерный металлический стук. Именно про этот звук почему-то говорят "пальцы стучат". Хотя на самом деле поршневые пальцы здесь ни при чем.

Вред детонации велик. Во-первых, снижается эффективность работы двигателя: топливо сгорает не полностью, падает мощность. Во-вторых, детонация способствует разрушению деталей двигателя. Ведь ударные волны не только бьются о стенки цилиндра, поршень, головку блока, но они срывают слой масляной пленки с этих деталей, заставляя их работать всухую и вызывая повышенный износ двигателя. Привет любителям синтетических масел в отечественных автомобилях. Обладая повышенной текучестью, такие масла при детонации "сдуваются" с поверхности деталей гораздо быстрее минеральных. А в третьих, при работе двигателя с детонацией, увеличивается токсичность отработавших газов. При неполном сгорании образуется целый шлейф выбросов - это частички несгоревшего топлива (углеводороды СН), моноокись углерода (СО) и окислы азота (NOx). А еще соли свинца, полиароматические соединения, кетон-альдегиды...

Кто виноват?

К сожалению, надышаться впрок свежим воздухом нельзя. А вот отравленным очень даже можно. Моноокись углерода СО страшна тем, что быстро попадает в кровь, где усваивается красными кровяными тельцами и образует карбоксигемоглобин, который блокирует способность крови снабжать клетки необходимым для жизни кислородом. Особенно чувствительны к вдыханию СО сердечники и пожилые люди. Но и те, кто пока что здоровы, чувствуют последствия постоянной интоксикации: снижается внимание, возникает столь знакомое горожанам чувство постоянной усталости, подавленности...

Тем временем в низко нависших над асфальтом облаках СН и NOx под воздействием света происходят химические реакции. Разложение окислов азота приводит к образованию озона (О3). Вообще-то озон нестоек и быстро распадается, но только не в присутствии углеводородов (СН) - они замедляют процесс распада озона, и он активно вступает в реакции с частичками влаги и другими соединениями. Слава Богу, что Москва и другие российские города не избалованы солнечными деньками (кто бы мог подумать, что это хорошо?). Смог активнее формируется именно под воздействием прямого света. А вот для Лос-Анджелеса или Токио проблема смога была и остается очень актуальной.

Помимо этого, некоторые углеводороды СН являются сильнейшими канцерогенными веществами, озон разъедает глаза и легкие, а выбросы NOx участвуют в формировании кислотных дождей.

Конечно, не одни автомобили виноваты в загрязнении воздуха на планете. Например, половина всех мировых выбросов NOx - на совести теплоэлектростанций. А в сигаретном дыме, который многие из нас с таким удовольствием втягивают в себя по собственной воле, концентрация СО в среднем в 100 раз выше, чем в самом "грязном" выхлопе. Но в крупных городах 80% СО и 40% СН и NOх попадают в атмосферу именно из выхлопных труб автомобилей.

Что делать?

Тревогу впервые забили в Соединенных Штатах, где проблему загазованности в крупных городах ощутили уже после второй мировой войны. Но реакция на исследования по уменьшению токсичности автомобильных выхлопов, проведенные в 1952 году в Лос-Анджелесе, тогда была нулевой: пресса посмеивалась, что дешевле перенести город из чашеобразной низины на другое место, чем совершенствовать автомобили.

Однако от проблемы уйти не удалось. В конце 60-х годов, когда мегаполисы Америки и Японии стали буквально задыхаться от смога, инициативу взяли на себя правительственные комиссии. Именно законодательные акты об обязательном снижении уровня токсичных выхлопов новых автомобилей вынудили промышленников усовершенствовать двигатели и разрабатывать системы нейтрализации.

Под давлением ужесточения законодательства прогресс пошел дальше. Применение каталитических нейтрализаторов потянуло за собой более широкое распространение бессвинцовых бензинов, поскольку содержащийся в обычном этилированном бензине тетраэтилсвинец "отравлял" платину, сводя на нет ее каталитическое действие. Автопроизводители стали переводить двигатели на неэтилированный бензин, а нефтяные компании увеличивать долю его выпуска.

Перед смертью не надышишься

Сегодня борьба за чистый воздух разворачивается и у нас. Началось все с введения в прошлом году нового налога, хотя разработчики законопроекта как огня боялись этого слова. На чеках многих бензоколонок появилась дополнительная строчка "за загазованность". Организации, торгующие моторным топливом, по 30-40 копеек с каждого проданного литра перечисляют на специальный счет Московского городского экологического фонда в качестве "платы за загрязнение атмосферного воздуха передвижными источниками". Понятно, что эта плата автоматически включается в розничную цену топлива, и компенсировать ущерб природе будет тот, кто, по идее, его и наносит - автовладелец. С этим можно было бы смириться, тем более что деньги не слишком большие, а от повышений цен на бензин мы еще не отвыкли.

Но весной прошлого года на утверждение Мосгордумы был предложен очередной "экологический" законопроект, который предлагал установить региональные, более жесткие по сравнению с федеральными, нормы выбросов загрязняющих веществ. По сути, это был доработанный и давно вынашиваемый Лужковым законопроект об обязательном оборудовании всех московских автомобилей нейтрализаторами.

Уже после первых сообщений об этой инициативе московских властей у многих появились вопросы. Как можно заставить установить нейтрализаторы только жителей столицы? С аналогичным успехом можно ввести запрет на выезд автомобилей с московскими номерами за пределы МКАД. А заодно и запрет на въезд иногороднего транспорта в столицу. Одна заправка этилированным бензином (который часто даже не окрашивают) - и, как уже было сказано, дорогостоящий нейтрализатор полностью выходит из строя.

Не говоря уже о предусмотренной в законопроекте ответственности за отсутствие нейтрализатора. Штрафовать можно только за превышение допустимых норм. А законопроект предусматривает за отсутствие нейтрализатора штраф в размере одного минимального месячного оклада. К примеру, шофера импортного тягача могут оштрафовать за отсутствие нейтрализатора, даже если дизельный мотор его машины и так соответствует строжайшим нормам Еuro 2.

Пока этот законопроект с завидным постоянством отклоняется. Сказывается и лоббирование его автопромышленниками и нефтяниками. Но бороться за чистоту воздуха все равно надо!

ЭКСПЕРТ

Существующие сегодня простейшие каталитические нейтрализаторы отечественного производства для легковых автомобилей стоят с установкой около $200-300. Но установка их на отечественные карбюраторные двигатели - малоэффективна. Да и сами изделия далеки от совершенства.

Принципиальная необходимость нейтрализаторов не подлежит сомнению. В конце концов, автомобилисты и их дети дышат тем же воздухом, что и все. Но к введению новых, более жестких, норм не готовы ни производители автомобилей, ни нефтяники. И если первые, например, АвтоВАЗ, уже довольно близко подошли к решению проблемы, то вторым требуются гигантские средства на техническое переоснащение старых заводов.

И не мудрено, что и те и другие обращаются в правительство России с предложением о предоставлении "отсрочки" введения новых требований, чтобы в "переходный период" подтянуть свой технический уровень. Так что пока - дышите впрок. Только не в городе.

Андрей Титов
Благодарим за содействие в подготовке материала газету "Авто Ревю" и ВНИИ НП

http://www.fadr.msu.ru/rin/vestnic/vestnic3_00/3_7_00.htm
про тетраэтилсвинец в википедии
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A2%D0%B5%D1%82%D1%80%D0%B0%D1%8D%D1%82%D0%B8%D0%BB%D1%81%D0%B2%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D1%86

Возникает вопрос: А какой бензин у нас в АЗС - этилированный или неэтилированный? Если этилированный -для чего вводят требования Евро-4 на ввозимые авто?
И в какой заправке бензин относительно лучше в г.Шымкент?