Um indicador que mostra a proporção de vários componentes no produto em questão é a resistência à detonação da gasolina. Isso é abordado neste artigo.
O conceito de detonação
Este último ocorre quando a mistura gasolina-ar se inflama espontaneamente na parte mais afastada da vela de ignição. Sua queima é explosiva.
As condições ideais para o seu escoamento são formadas na parte da câmara de combustão, na qual há um aumento da temperatura e uma grande exposição da mistura.
Knock pode ser identificado pelas batidas metálicas características que são formadas devido à reflexão das ondas de choque das paredes da câmara de combustão e a vibração resultante dos cilindros.
A combustão por detonação da gasolina pode ocorrer commais provável se houver depósitos de carbono na câmara de combustão, bem como quando a condição do motor se deteriorar. Este fenômeno leva a uma diminuição de seu poder, uma diminuição nos indicadores econômicos, bem como nos indicadores toxicológicos dos gases de escape.
Propriedades das gasolinas que causam detonação
Incluem: composição fracionária, teor de enxofre, estabilidade do ponto de vista físico e químico, estrutura dos hidrocarbonetos, etc.
A maior resistência à detonação é típica para hidrocarbonetos aromáticos, e a menor - para os parafínicos normais. Outros, que fazem parte da gasolina, ocupam uma posição intermediária.
Avalie a resistência à detonação da gasolina pelo número de octanas.
Formas de evitar a detonação
Deve ser evitada no momento do funcionamento do motor, quando o veículo estiver em movimento, e por isso torna-se necessário tomar medidas urgentes para evitar danos ao motor ao máximo. Além disso, os esforços dos designers devem ser direcionados para o desenvolvimento deste último com uma ampla contra-ataque ao fenômeno em consideração.
Uma das principais maneiras de evitar uma potencial detonação é produzir gasolina com uma resistência à detonação suficientemente alta.
Determinação do número de octanas
Acima, decidimos qual número determina a resistência à detonação da gasolina. O número de octanas (OC) é determinado usando um cilindro únicoequipamentos com taxa de compressão dinâmica, usando métodos de pesquisa ou motores. Quando determinado, é realizada a combustão da gasolina estudada e do combustível de referência com um valor desejado conhecido. A composição deste último inclui heptano com RON=0 e isooctano com RON=100.
Ao testar, a gasolina é despejada neste equipamento. Ao realizar pesquisas, a taxa de compressão é aumentada gradualmente até aparecer a detonação, após o que o motor é reabastecido com um combustível de referência com uma medição preliminar da detonação e fixação da taxa de compressão que a levou. O teor de volume de isooctano na mistura determina o OC.
O nome da marca de gasolina pode conter a letra "I". Isso indica que o CO foi determinado pelo método de pesquisa. Em caso de sua ausência, foi utilizado o método motor. Os SP obtidos por diferentes métodos diferem um pouco em seus valores. Portanto, o índice de octanas para a resistência à detonação da gasolina deve ser acompanhado de uma indicação do método pelo qual seu valor foi determinado.
O último valor é determinado com o método do motor em cargas nominais e com o método de pesquisa - em modos instáveis.
Além desses dois métodos, o método road pode ser usado para determinar o ROI. Misturas contendo heptano normal e isooctano são alimentadas no motor aquecido. O carro é acelerado até a velocidade máxima possível na transmissão direta e o ponto de ignição é ajustado até que a detonação desapareça. Depois disso, de acordo com o mesmo método, a configuração de ignição é determinada,em que a detonação começa. Uma curva base é construída dependendo do grau do ângulo de rotação do virabrequim, segundo o qual o OC é determinado.
Para aumentar a OC das gasolinas de destilação direta, elas são submetidas à reforma catalítica. O quanto eles aumentam é determinado pela rigidez desses regimes.
Gasolinas de processo térmico são superiores em resistência à detonação do que as de corrida direta.
O conceito de aumentar a resistência à detonação
O acima indica que este último deve ser aumentado para prolongar a vida útil do motor.
Para aumentar a resistência à detonação da gasolina, são utilizados aditivos antidetonantes especiais. O índice de octanas aumenta com o aumento da massa molar dos hidrocarbonetos e do grau de ramificação da cadeia carbônica, bem como com a transformação dos alcanos em alcenos, naftenos e hidrocarbonetos aromáticos com o mesmo número de átomos de carbono.
Formas de aumentar o indicador em questão. Características das gasolinas etílicas
Existem as seguintes maneiras de melhorar a resistência à detonação das gasolinas:
- Introdução de componentes de alta octanagem;
- seleção de matérias-primas e tecnologia de processamento;
- Introdução de antidetonantes.
Até recentemente, o principal deles era o chumbo tetraetila (TEP), que é um veneno na forma líquida, insolúvel em água, mas facilmente solúvel em derivados de petróleo.
No entanto, chumbo como produtoa combustão se acumula na câmara de combustão, o que aumenta a compressão do motor. Assim, juntamente com os TPPs, são adicionados à gasolina removedores desse elemento, que formam substâncias voláteis durante a combustão, que são removidas com os gases de exaustão.
Como últimas substâncias, podem ser usadas aquelas que contêm halogênios, como bromo ou cloro. A mistura de scavenger com TES é chamada de líquido etílico. As gasolinas em que é usado são chamadas de chumbo. Eles são altamente venenosos e seu uso deve ser acompanhado pelo uso de medidas de segurança reforçadas.
Com o tempo, novos requisitos para a compatibilidade ambiental dos motores começaram a ser introduzidos, o que levou à transição para a gasolina sem chumbo.
Caracterização de aditivos antidetonantes mais seguros
A gasolina sem chumbo exigiu uma mudança na tecnologia de produção deste produto e o uso de aditivos antidetonantes que se distinguiriam pela redução da toxicidade.
A resistência à detonação da gasolina é avaliada, entre outras coisas, pelo uso de agentes antidetonantes não tóxicos nesta última. A eficiência no nível TPP é demonstrada pelas substâncias de manganês, que são líquidos não tóxicos. No entanto, eles encontraram uso limitado, pois reduzem a durabilidade do motor.
O aditivo éter metil terc-butílico (MTBE) com propriedades físicas e químicas semelhantes às da gasolina é considerado promissor. Quando adicionado em uma quantidade de 10% ao combustível, o índice de octano aumenta em 5-6 unidades.
Para gasolinas de alta octanagemuse uma substância orgânica chamada cumeno.
Além disso, são usados aditivos de alta octanagem à base de álcoois monohídricos e isobutileno.
Os éteres encontraram a maior distribuição na produção de gasolina limpa.
Compostos orgânicos de ferro, aditivos à base de manganês à base de N-metil-anilina, refinado desparafinado também são usados
Além disso, chumbo tetrametil (TMS) pode ser usado em vez de TPP na gasolina, que evapora melhor e é distribuído de forma mais uniforme pelos cilindros.
Da prática do uso de usinas termelétricas
Motoristas com experiência de condução significativa estão familiarizados com "velas vermelhas". A cor das velas nesta cor ocorreu quando um agente antidetonante puro foi adicionado à gasolina de baixa octanagem em vez de TPP com removedores. Isso levou à liderança desses dispositivos. Depois disso, não é mais possível reparar e restaurar velas. Assim, a resistência à detonação da gasolina é caracterizada não por descuido, mas pelo uso correto de agentes antidetonantes especialmente projetados para esse fim.
Gasolinas com chumbo contribuem para um menor desgaste dos cames da árvore de cames em comparação com as gasolinas sem CHP. Supõe-se que os produtos formados como resultado da combustão caíram através do óleo para a superfície, o que o protegeu do desgaste. Este último também diminuiu em relação às demais peças do motor quando se utilizam gasolinas com chumbo.
Outros aditivos de combustível
Para inibir reações oxidativas, antioxidantes são adicionados à gasolinaaditivos, que podem ser alcatrão de madeira, que é uma mistura de fenóis com óleos, paraoxifenilamina e PF-16, que é uma mistura de fenóis.
Para evitar o congelamento do carburador, são usados aditivos anticongelantes. São usados como compostos que dissolvem a água e formam com ela misturas de baixo congelamento, além de formar uma casca sobre as partículas de gelo, impedindo seu crescimento e fixação nas paredes do carburador.
Vários aditivos detergentes podem ser usados para remover depósitos.
Fatores que influenciam o indicador em consideração
A resistência à detonação da gasolina é avaliada não apenas pelo número de octanas. É influenciado por vários fatores.
Knock aumenta com o aumento da compressão do motor, aumentando o diâmetro do cilindro, usando pistões e cabeçotes de ferro fundido. Esses fatores são construtivos.
As características de desempenho que melhoram a detonação incluem um aumento na carga do motor a uma velocidade constante do virabrequim ou uma diminuição na velocidade do motor a uma carga constante com um aumento no ponto de ignição, uma diminuição na umidade do ar, um aumento na camada de fuligem na câmara de combustão e a temperatura de combustão do refrigerante.
Além disso, a detonação é causada pela influência de fatores físicos e químicos. Estas últimas se devem ao fato de o combustível ser capaz de formar compostos peróxidos, que, ao atingir determinada concentração, contribuem para a formação dedeste fenômeno. A decomposição desses compostos ocorre de forma bastante rápida, enquanto o calor é liberado e uma chama “fria” é formada, que, quando propagada, satura a mistura com produtos de decomposição de peróxidos. Eles contêm centros ativos, devido aos quais aparece uma frente de chama quente.
O principal fator físico é a taxa de compressão do motor. É diretamente proporcional à pressão e temperatura na câmara de combustão. Quando os valores críticos são atingidos, uma parte da mistura de trabalho inflama e queima a uma velocidade explosiva.
Resistência à detonação de vários tipos de motores
Alta resistência à detonação da gasolina para motores é típica para motores leves. Garante a combustão normal desses tipos de combustível em vários modos de operação do motor. O processo de detonação neste caso foi discutido acima.
Para garantir um ciclo de trabalho normal em motores diesel que operam por auto-ignição a partir da compressão da mistura de trabalho, a resistência à detonação do combustível deve ser baixa. Para esses motores, é utilizada uma característica como "número de cetano", que mostra o período de tempo desde a entrada do combustível no cilindro até o início de sua combustão. Quanto maior, menor o atraso, mais suave é a combustão da mistura de combustível.
Grau da gasolina
Além da resistência à detonação da gasolina para os tipos de aviação deste combustível, é utilizado o conceito de grau. Ela édemonstra o quanto a potência muda quando um motor monocilíndrico está funcionando com uma mistura rica no combustível estudado, em comparação com a potência desenvolvida pelo mesmo motor em isooctano, cuja potência é considerada como 100 unidades de grau ou 100%.
Em conclusão
A resistência à detonação da gasolina é um parâmetro que caracteriza a capacidade desse tipo de combustível de resistir à autoignição durante a compressão. Refere-se às características mais importantes de qualquer combustível, inclusive para o tipo em questão. Para motores de combustível leve, é determinado através do número de octanas. Para aumentar este indicador, são utilizados aditivos de alta octanagem, são introduzidos agentes antidetonantes, são selecionadas matérias-primas e desenvolvidas tecnologias para o seu processamento.
