SP95 або SP98, що вибрати на насосі Le Monde et Nous
Б'юся об заклад, що, як і я, на автозаправній станції ви хоч раз замислювались, що було найкращим паливом для вашого бензинового автомобіля: неетильований 95 чи неетильований 98 ?
Яка різниця? Що стосується номера? Чи є зміна з 95 на 98 значною для продуктивності та довговічності двигуна? Чим виправдана різниця в ціні? ?
Бензин, нафта, яке посилання ?
Як ми знаємо, бензин надходить з нафти. Дійсно, нафта - це дуже складна суміш вуглеводнів різної хімічної природи, яку необхідно розділяти. Використовувана техніка називається фракційною дистиляцією (ми говорили про це у дуже давній статті ТУТ).
Грубо кажучи, нафта нагрівається приблизно до 400 ° C: найбільш леткі вуглеводні - це найлегші, найпростіші молекули, з найменшою кількістю хімічних зв’язків, що розриваються. Коротше кажучи, ці вуглеводні легко випаровуються, і пари будуть відновлюватися вгорі колони: це такі гази, як метан.
Навпаки, найскладніші молекули, найважчі, що мають найбільшу кількість вуглецю, з великими труднощами випаровуються і залишаються внизу колони: це важкі вуглеводні, з яких виготовляють бітум і паливо (з більш ніж 20 або навіть 40 атомами ) .з вуглецю).
Між цими двома крайніми явищами більш-менш легкі молекули випаровуються, і коли вони піднімаються в колоні, охолоджуються і відновлюються на точному рівні, що диктується температурою їх конденсації (пов'язаної з їх хімічною структурою).
Тому можна відокремити всі складові. Але не всі окремо: вони згруповані за сімейством, причому для кожного з них кількість атомів вуглецю включена в один і той же інтервал (ми говоримо про скорочення): гази (1%), бензини (22%), гас, дизель (27 %) та важкі скорочення, такі як мазут (41%).
Есенції швидше стоять на чолі колони, відразу за газом.
Легкий бензин
Бензин відповідає різу C5-C10 (від 5 до 10 вуглеців): що відповідає температурі конденсації кипіння від 40 до 180 ° C. Це стосується більше ста сполук дуже змінної структури: лінійних, розгалужених, циклічних та ароматичних.
Не всі бензини, отримані після цього першого етапу перегонки, готові до використання: не всі вуглеводні, що їх складають, не всі поводяться ідеально для згоряння в двигуні. Тому ми повинні віддавати перевагу тим, хто є найбільш підходящим.
Що відбувається в циліндрі двигуна ?
Цикл двигуна складається з впуску (1) (суміш повітря/бензин всмоктується в циліндр), компресії (2) (поршень стискає суміш для сприяння зустрічам між молекулами паливно-окислювача), фази горіння після запалювання іскрою (3), яка штовхає поршень вниз. Останній ступінь вихлопу (4) (підняття поршня) дозволяє відводити гази, що згоряють.
Звичайно, це ступінь горіння, яка керує рухом поршня і, отже, повинна відбуватися «в потрібний час»; зокрема, запалювання не повинно відбуватися до займання (іскра від свічки запалювання).
Однак деякі вуглеводні при стисненні з повітрям закінчуються від певної швидкості стиснення, піддаючись самозайманню. Вибухоне згоряння відбувається, навіть якщо поршень ще не закінчив свій хід. Це призводить до піку тиску, ударної хвилі (можливо, детонації) з усіма вібраціями, що виникають, і перегріву: тоді двигун зазнає сильних теплових та механічних напружень, які можуть спричинити тріщини (навіть набагато більші пошкодження). Ударна хвиля призводить до характерного металевого шуму (клацання). Іншим прикрим наслідком є втрата робочих характеристик та збільшення незгорілих (отже, забруднення та неоптимізовані викиди в атмосферу).
Натомість інші вуглеводні протистоять самозайманню, запалюються лише тоді, коли іскра іскриться. Коротше кажучи, вони породжують м’яке, рівномірне та невибухонебезпечне горіння: гази згоряють у міру розслаблення.
Ризик самозаймання, який змінюється залежно від типу палива, також залежить від швидкості, на якій знаходиться автомобіль (наприклад, на низьких швидкостях або суперприскореннях).
Поршень зазнав ефекту "детонацій"
Джерело
Яка швидкість октану ?
Серед сполук, присутніх у бензині, виробники двигунів (і нафтові компанії, що перебувають на видобутку) особливо зацікавлені у двох з них:
- октан (вірніше, ізооктан), дуже розгалужена молекула,
- гептан, дуже лінійна молекула.
Ці два вуглеводні мають абсолютно протилежну поведінку під час циклу двигуна. Ізооктан, з усіма його гілками, є одним із найбільш зручних для горіння вуглеводнів: чудова стійкість до самозаймання. Йому за визначенням приписується октанове число 100.
Навпаки, дуже лінійний гептан швидко захоплюється під тиском: це ідеальний кандидат для самозаймання. Йому присвоюється індекс 0.
Як зазначалося вище, бензин - це складна суміш, яка не містить лише октану та гептану. Отже, рівень 98 октану не означає, що бензин містить рівно 98% ізооктану. Однак це вказує на те, що суміш поводиться так само, як і бінарна суміш (98% октану - 2% гептану).
Тому нафтопереробні заводи намагатимуться виробляти бензини з найвищим октановим числом, щоб отримати "невибухову" суміш для двигунів.
Для цього буде потрібно модифікувати максимум лінійних вуглеводнів у розгалужені вуглеводні (близькі до структури ізоктану) або циклічні (останні також стійкі до самозаймання). Цей процес називається реформуванням .
Інше рішення - розірвати довгі ланцюги на більш короткі ланцюги (з більшим октановим числом). Цей процес називається розтріскуванням .
Нарешті, ще один спосіб - це додавання в бензин «антидетонаційних» добавок. Тривалий час це була свинцева молекула. Для обмеження ризиків для здоров’я та навколишнього середовища (та отруєння каталітичними перетворювачами) були розроблені нові добавки (з високим октановим числом). Бензин зараз "не свинцевий".
Ми краще розуміємо, чому бензин SP98 дорожчий за SP95: для збільшення рівня октану потрібно більше обробок (риформінгу, розтріскування, додавання добавок).
Що стосується двигуна, конструкція циліндрів також відіграє велику роль. Вони повинні вибрати найкращий ступінь стиснення:
- достатньо високий, щоб сприяти зустрічам між молекулами окислювача палива, що впливатиме на ефективність згоряння та споживання двигуна,
- досить низький, щоб запобігти самозаймання суміші занадто швидко.
Інші оптимізації також дозволяють обмежити ризики: наприклад, оптимізація в системі вприскування або момент, коли активується запалювання (регулювання системи випередження запалення).
Деякі виробники двигунів навіть працюють із змінним ступенем стиснення з регульованим ходом поршня в залежності від прийнятої поведінки (пуск, прискорення тощо). Але автомобілів, обладнаних такими системами, поки що немає на ринку.
Все-таки двигун автомобіля оптимізований для певного типу бензину .
Коротше кажучи, якщо двигун призначений для бензину SP95, перехід на поставку SP98 не принесе жодної користі.
Зворотне не відповідає дійсності: використовуючи бензин з більшим ризиком самозаймання (SP 95), ніж передбачав виробник (SP98), двигун не буде використовуватися в оптимальних умовах.
Побіжно зауважте, що в деяких країнах існують безрецептурні бензини з октановим числом більше 100, спочатку призначені для змагальних автомобілів.
Допоміжне запитання: чому розгалужені ланцюги краще протистоять сильному тиску ?
Багато дослідницьких зусиль спрямовано на розуміння явищ самозаймання. І очевидно, це далеко не просто, оскільки в дію вступають ланцюгові хімічні механізми та фізичні явища.
Було запропоновано декілька механізмів, щоб пояснити, чому лінійні вуглеводні чинять опір набагато менше, ніж коротші розгалужені ланцюги.
Складно підбити це просто, але можна сказати, що це ланцюгові процеси радикального окислення, які роблять процес самоприскореним та екзотермічним.
Важливим є тип утворених радикалів (радикали - це малі, дуже реакційноздатні проміжні молекули, оскільки вони мають неспарені електрони) та проміжні хімічні форми: ОН-радикали найактивніші у появі процесу самозаймання.
Коли молекули дуже компактні та розгалужені, легко зрозуміти, що доступність менша: кисню нелегко розпочати свою "роботу підриву" зв'язків.
Таким чином, зв'язки, що підлягають модифікації в лінійному вуглеводні, є більш доступними.
Заключне слово:
Цією статтею підтверджено, що історії про двигуни не цікавлять цих панів ... Моя цікавість зіпсує мене !
Якщо вам сподобалась ця стаття, поділіться сторінкою або підпишіться на неї.