Бензин и масло для пилы

Что определяет качество бензина

• хорошая испаряемость

• групповой углеводородный состав

• стабильность при хранении

• не разрушает топливную систему

• экологическая безопасность

Базовым компонентом для выработки автомобильных бензинов являются бензины каталитического риформинга или каталитического крекинга. Бензины каталитического риформинга характеризуются низким содержанием серы, в их составе практически отсутствуют олефины, поэтому они высокостабильны при хранении. Однако повышенное содержание в них ароматических углеводородов с экологической точки зрения является лимитирующим фактором. К недостаткам также относится неравномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. В России в бензине доля компонента каталитического риформинга превышает 50%. Бензины каталитического крекинга отличаются низкой массовой долей серы, октановыми числами по исследовательскому методу 90–93 единицы. Содержание в них ароматических углеводородов составляет 30–40%, олефиновых – 25–35%. Они обладают высокой химической стабильностью (индукционный период – 800–900 мин.). По сравнению с бензинами каталитического риформинга для них характерно более равномерное распределение детонационной стойкости по фракциям. Поэтому в качестве базы для производства автомобильных бензинов используется смесь компонентов каталитического риформинга и каталитического крекинга.

Для большей эффективности работы двигателя в бензин добавляют различные присадки. Одни позволяют скорректировать его испаряемость, другие оказывают влияние на октановое число.

Чтобы увеличить производство высокооктановых неэтилированных бензинов, применяются кислородсодержащие компоненты (оксигенанты) – спирты, эфиры и их смеси. Добавление оксигенатов повышает детонационную стойкость, особенно легких фракций, полноту сгорания бензина, снижает расход топлива и уменьшает токсичность отработавших газов. Концентрация оксигенатов в бензинах составляет 3–15% и выбирается с таким расчетом, чтобы содержание кислорода в топливе не превышало 2,7%. Такое количество оксигенатов, несмотря на их более низкую по сравнению с бензином теплотворную способность, не оказывает отрицательного влияния на мощность двигателей. Перспективным компонентом считается метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). В России разрешено производство и применение автобензинов с содержанием МТБЭ до 15%. Ограничение установлено из-за относительно низкой теплоты сгорания и высокой агрессивности по отношению к резинам. МТБЭ – бесцветная, прозрачная жидкость с резким запахом. Температура кипения – 48–55°С, плотность – 740–750 кг/м3, октановое число – 115–135. Плюсы использования этого компонента – высокое собственное октановое число, что полезно для двигателя, а содержащийся кислород обеспечивает большую полноту сгорания и снижает выброс СО и СН. Минусы – содержание МТБЭ более 15% ведет к снижению мощности и увеличению выброса окислов азота.Также в качестве компонентов к автомобильному бензину рассматриваются: третамилметиловый эфир (ТАМЭ), этилтретбутиловый эфир (ЭТБЭ), простые метиловые эфиры, метиловый спирт, этиловый спирт, вторичный бутиловый спирт (ВБС) и третбутиловый спирт (ТБС).

Бензины марок АИ-95 и АИ-98 чаще всего получают с добавлением метилтретбутилового эфира (МТБЭ) или его смеси с третбутиловым спиртом (ТБС). Недостаток этих компонентов заключается в том, что при повышенной температуре эфир из бензина улетучивается, что вызывает уменьшение октанового числа бензина. Наиболее часто октановое число повышают, вводя в бензин антидетонаторы. В качестве антидетонатора до недавнего времени в основном использовался тетраэтилсвинец (ТЭС) – густая бесцветная ядовитая жидкость, имеющая плотность 1659 кг/м3 и температуру кипения 200°С. Она легко растворяется в нефтепродуктах и не растворяется в воде. ТЭС тормозит образование перекисных соединений в топливе, что уменьшает возможность возникновения детонации. Применять тетраэтилсвинец в чистом виде нельзя, так как образующийся металлический свинец осаждается в виде нагара на стенках цилиндра, поршня и вызывает отказ двигателя. Поэтому ТЭС добавляют в бензин вместе с выносителями свинца – веществами, содержащими бром или хлор, – образующими с ним при сгорании летучие вещества, которые удаляются из двигателя вместе с отработавшими газами. Смесь ТЭС и выносителя, которая применяется как антидетонатор, называется этиловой жидкостью, а бензин – этилированным. Этилирование позволяет поднять октановое число на 5–10 пунктов. Наиболее эффективно добавление ТЭС до 0,5–0,8 г на 1 кг бензина. При более высокой концентрации повышается токсичность, а детонационная стойкость возрастает незначительно. Этилированный бензин очень ядовит и требует повышенных мер безопасности. Свинцовые соединения, удаляющиеся из двигателя с выхлопными газами, оседают на почве и придорожной растительности. Если в топливе содержится сера, то эффективность ТЭС резко снижается, так как образуется сернистый свинец, препятствующий разложению перекисей. Антидетонаторы на основе ТЭС в РФ запрещены.

Наиболее эффективны из неядовитых марганцевые антидетонаторы: циклопентадиенилтрикарбонилмарганец (ЦТМ) – кристаллический желтый порошок, и метилциклопентадиэтилтрикарбонилмарганец (МЦТМ) – прозрачная маловязкая жидкость светло-янтарного цвета с травянистым запахом. МЦТМ хорошо растворяется в бензине и практически не растворяется в воде. Оба антидетонатора имеют примерно одинаковую эффективность, сходную со свинцовыми антидетонаторами, и почти не отличаются по эксплуатационным свойствам. При этом марганцевые антидетонаторы в 300 раз менее токсичны, чем ТЭС, они разлагаются на свету с потерей антидетонационных свойств. Однако их применение ограничено из-за вредного влияния на экологию и ресурс двигателя.

Большое количество автомобильных бензинов производится с использованием железосодержащих присадок: пентакарбонил железа (ПКЖ), диизобутиленовый комплекс пентакарбонила железа (ДИБ-ПКЖ) и ферроцен. Ферроцен и его производные применяются в составе бензинов всех марок в концентрации, соответствующей содержанию железа не более 37 мг/л. Основными причинами ограничения концентрации являются: образование при сгорании окислов железа, которые отлагаются в камере сгорания в виде нагара, снижают работоспособность свечей зажигания, накапливаются в масле и на трущихся поверхностях, вызывая повышенный износ двигателя; повышение склонности бензина к смолообразованию и окислению.

В качестве присадок к топливу широко используют спирты. В прошлом применяли самый простой вид спирта – метиловый (метанол). Он легкий, легковоспламеняемый, его можно производить из сырой нефти, но он очень ядовит. Этиловый спирт, или этанол, изготавливается брожением крахмала, сахара и других растительных углеводов. Он также повышает октановое число и поглощает влагу из воздуха или непосредственно при вступлении в контакт с водой. К тому же он экологически безвреден. Изопропиловый спирт также используется как антифриз. Другое его применение – промышленный растворитель, добавка для косметических средств и чаще всего медицинское дезинфицирующее средство. Когда в камеру сгорания поступает меньшее количество топлива, обороты двигателя увеличиваются, а охлаждающий эффект горячих внутренних поверхностей двигателя от испарения топлива снижается. Это может вызвать задиры поршня, несмотря на то что двигатель герметичен и крыльчатка маховика в порядке. Такие последствия может вызвать и этанол, если его концентрация в бензине более 10%, или если двигатель настроен на максимально возможные параметры при использовании обычного бензина, или если сепарация фаз привела к прохождению через карбюратор воды/этанола. Этанол может и косвенно привести к обеднению режима работы, если растворенные примеси будут приводить к засорению каналов карбюратора. Таким образом, этанол в топливе может быть либо прямой, либо косвенной причиной поломки двигателя.

Как только катализатор разогревается, это вызывает химическую реакцию кислорода с углеводородом: происходит его догорание. Обычно реакция начинается при температуре около 150°С. Катализатор не влияет на экономию топлива или производительность двигателя. Он оказывает воздействие на тот углеводород, который не сгорел и покинул камеру сгорания, а затем оказался в глушителе. Важно, чтобы рабочая смесь не была переобогащенной, иначе возможен перегрев катализатора. Если двигатель правильно настроен и рабочая смесь не слишком богатая, с помощью катализатора можно сократить эмиссию до 70%. У двигателя с катализатором меньше вредная эмиссия, но топлива расходуется не меньше. При этом катализатор увеличивает вес и стоимость агрегата.

Моторное масло

Трение металла о металл, задиры и излишний износ – явления, которые масло должно предотвращать. В то же время после сгорания оно не должно оставлять после себя углеродных отложений или посторонних осадков. Выхлоп также должен удовлетворять экологическим нормам. Масло должно минимизировать износ, чтобы ресурс агрегата был равен заявленному его сроку службы. Сегодня на рынке наиболее востребовано моторное масло для двухтактных двигателей, работающих на оборотах 9000–14000 в мин.

Когда масло сгорает, то оставляет отложения – нагар или налет, которые могут откладываться в выпускном отверстии или быть причиной слипания компрессионных колец. Существуют специальные добавки, которые имеют очищающий и чистящий эффект, и их вводят в состав масла для того, чтобы не образовывались излишние отложения. Есть два типа присадок – бездымные и малодымные.

Бездымные присадки эффективно работают у двигателей с низкой температурой – с водяным охлаждением или с воздушным, но которые не достигают высоких температур и имеют относительно невысокие рабочие обороты. Бездымные очищающие присадки сделаны из органических азотных компонентов и не образуют дыма, когда сгорают. Эти масла для двигателей, у которых зона поршневых колец не нагревается выше 150°С.

В малодымных маслах используют присадки с кальциевой основой, они образуют незначительное количество сажи, которая содействует охлаждению и смазке. Чем выше температура двигателя, тем более ценно это проявление. Малодымные добавки позволяют свести образование нагара в области поршневых колец к минимуму вплоть до температуры 200°С. При производстве масла в него добавляется брайтсток – вещество с высокой вязкостью для предотвращения появления задиров поршня. Брайтсток не так легко сгорает, поэтому смазывающее действие масла сохраняется и при высоких оборотах, и при высокой температуре. Количество брайтстока в масле должно точно выдерживаться и быть хорошо смешано с маслом. Если брайтстока окажется недостаточно, то поршень не будет защищен от износа. Избыток брайтстока приведет к заклиниванию поршневых колец и выходу из строя подшипников. Двигатели бензомоторных пил работают в более горячем режиме по сравнению с другими агрегатами, поэтому масло для них должно содержать брайтстока несколько больше.

Есть два пути уменьшения затрат на моторное масло: использовать более дешевое сырьевое масло или меньше брайтстока. Надо быть осторожным по отношению к дешевым маслам или маслам для двигателей с водяным охлаждением. Они могут хорошо подходить для двигателей, имеющих меньшие обороты, но при этом концентрация брайтстока будет недостаточна для двухтактных высокооборотистых двигателей. Брайтсток имеет большую плотность по сравнению с другими присадками. Этот компонент масла сгорает в последнюю очередь и тем самым обеспечивает защиту поршня от задиров. После того как сырьевое масло и брайтсток смешивают, получается плотное (вязкое) вещество. Так как оно является плотным, то трудно поддается смешиванию с бензином. Чтобы консистенция масла стала менее вязкой, в него добавляются растворители. Некоторые двухтактные моторные масла не имеют растворителей. Вместо них используется бензин. Это требует дополнительного встряхивания канистры с бензином, и существует тонкая грань между «правильно–неправильно». Другие присадки нужны для снижения точки текучести. Они позволяют вытекать маслу из бутылки при низкой температуре и содействуют хорошему перемешиванию с бензином при отрицательных температурах, а также позволяют избегать отделения масла от бензиномасляной смеси.

Также в масла добавляются мультифункциональные топливные стабилизаторы. А для предотвращения коррозии медных и латунных частей – «деактиватор». К тому же это помогает защитить пластиковые и резиновые элементы от термального, ультрафиолетового, окисляющего разрушающего действия. Эти присадки предотвращают появление отложений и налета в карбюраторе. Также есть добавки против износа, обеспечивающие дополнительную защиту для подшипников, поршня, колец и для случая экстремальных условий работы. Цветовая присадка нужна для придания топливу цвета, чтобы с первого взгляда можно было понять, есть ли масло в топливе. Для двухтактных двигателей с воздушным охлаждением масло может быть сертифицировано или классифицировано в соответствии с критериями API, JASO и ISO. Двигатели с водяным охлаждением классифицируются по NMMA.

Классификации JASO и ISO являются сегодня доминирующими и самыми авторитетными в мире для моторных масел двухтактных двигателей с воздушным охлаждением. Но это не значит, что они полностью применимы для ручных агрегатов с двухтактными двигателями. JASO и ISO ориентированы на моторные масла для двухтактных двигателей скутеров и мопедов. Первичный посыл – дать классификацию по малодымности, чтобы в первую очередь визуальная составляющая вредной эмиссии от работы данных двигателей была минимальной. Классификация JASO-FD является наивысшей из трех уровней. Эффективность использования масла оценивается по четырем критериям: чистящая способность, смазка, блокирование выпускного канала и дым. Спецификация по ISO дополняет спецификацию JASO более высоким уровнем по чистящей защите от залипания поршневых колец и образования налета.

Классификация API-TC является самой давней, но в своих требованиях она не так критична по сравнению с JASO и ISO, поэтому не имеет широкого распространения. JASO и ISO сертификации вводят в заблуждение по их пригодности в ручных агрегатах с двухтактными двигателями, так как они используют методологию тестирования, которая основана на двигателях мопедов Honda Dio 50cc и генераторов Suzuki. Эти двигатели имеют совершенно другие рабочие параметры и характеристики, а также и условия эксплуатации, чем бензомоторные пилы. Профессиональная бензомоторная пила с рабочим объемом двигателя 70 см3 имеет наибольшие требования к качественным свойствам моторного масла. JASO FB/FC/FD и ISO-L-EGB/EGC/EGD спецификации позволяют производить моторные масла с претензией на малодымность и хорошие чистящие свойства, но они могут не обеспечить нужных смазочных свойств, защиты поршней от задиров и чистящего эффекта для современных двигателей, применяемых в бензиномоторных пилах.