Очевидно, что мы никогда не задумываемся о различных вещах, которые у нас есть. Так и с бензином. Хотя вопросов больше, чем можно себе представить. И на некоторые из них мы постараемся ответить в этом материале.


Начнем со школы


Бензин произведен способом дробной дистилляции нефти. Этот процесс не слишком трудно понять. Бензин начинается с нефти (нефть-сырец). Нефть - это природная смесь углеводородов, которые состоят из атомов серы и водорода. Углеводородные молекулы имеют много различных разновидностей. В малых молекулах более низкое отношение серы к водородным атомам, поэтому они более летучи и имеют более низкую точку кипения. Бензин состоит, прежде всего, из гексана, гептана и октановых молекул, которые содержат шесть, семь и восемь молекул серы, соответственно. Дробная дистилляция - метод отделения летучих углеводородов от более тяжелых компонентов нефти.
Когда нагретая нефть заполняется в дистилляционную башню, летучие компоненты испаряются. Когда они охлаждаются, они повторно конденсируются и стекают вниз, в более высокие температуры, где они выпариваются снова. В итоге, это приводит к очищенным фракциям нефти. Тяжелые углеводороды типа масла и дизельного топлива остаются внизу башни, летучие фракции типа керосина и бутана могут подниматься ближе к вершине, в то время как бензин поднимается выше всех. Точка кипения углеводородов, из которых состоит бензин, от 100 до 400 градусов по Фаренгейту.


"Менее ценные" тяжелые углеводороды могут быть далее усовершенствованы через процесс, всем известный как крекинг. Термический крекинг использует высокую температуру и давление, чтобы разрушать большие молекулы на малые. Каталитический крекинг достигает подобных результатов с помощью порошкового катализатора. Гидрокрекинг использует добавление водорода, чтобы производить составы с более низким отношением углерода к водороду.


Сгорание


Автомобили и гидроциклы используют двигатели внутреннего сгорания, что означает, что топливо сжигается в отсеке, расположенном непосредственно внутри двигателя, в отличие от внешнего двигателя внутреннего сгорания, типа парового двигателя, в котором топливо сжигается отдельно.
В отличие от дизельных двигателей, которые требуют высокого сжатия, чтобы зажечь топливо, силовые установки в большинстве автомобилей и во всех гидроциклах используют комбинацию искры зажигания и давления. Батарея в вашем гидроцикле обеспечивает только 12 вольт, но генератор уже получает 30000 вольт. Это высокое напряжение используется, чтобы создать искру зажигания в свече зажигания.


Свеча зажигания имеет два электрода, находящиеся друг от друга на расстоянии приблизительно 0.035 дюйма. Электрический импульс проходит между этими электродами, создавая искру зажигания, которая зажигает смесь воздух/топливо в камере сгорания.


Бензин смешивается с воздухом в карбюраторе, прежде чем попасть в камеру сгорания. Для нормальных условий сгорания, идеальное отношение - 1/14.7 бензина к воздуху. Более высокое отношение бензина называется - богатая смесь, более низкое отношение называется - бедная смесь.


Двигатели внутреннего сгорания могут быть классифицированы на четырехтактные и двухтактные. Классификация основана на движениях поршней в цикле сгорания. В четырехтактном двигателе автомобиля система впрыска создает частичный вакуум при вводе смеси в отсек, система сжатия сжимает смесь, которая зажигается искрой зажигания, тогда расширяющиеся газы перемещают поршень вниз рабочего хода, и четвертый ход выводит выхлопные газы через выхлопной клапан.


Гидроциклы имеют двухтактные двигатели, в которых впрыск и сжатие объединены в один ход, сгорание и выхлоп в другой. Этот двухтактный цикл происходит 100 раз каждую секунду в двигателе, работающем на 6000 оборотах в минуту.


Когда поршень находится в конце его движения вниз, эта позиция известна как нижняя мертвая точка, смесь в камере сгорания находится при низком давлении. Когда поршень поднимается вверх, он сжимает смесь. В верхней мертвой точке смесь сжата. Взрыв происходящий при зажигании перемещает поршень вниз, посылая энергию на винт и позволяет выхлопным газам выйти. Изменение в объеме поршневого отсека выражено в отношении степени компрессии, которое в большинстве стандартных аппаратов находится между 5.5:1 и 7.2:1. Это измерение связано непосредственно с компрессией, которое является давлением, созданным в отсеке, оно обычно измеряется в фунтах на квадратный дюйм. Компрессия в стандартном составляет около 130-175 пси.


Не допускайте детонацию


Искра от свечи зажигания непосредственно зажигает только маленькую часть смеси. Вспыхнувшая смесь тогда зажигает смесь вокруг, и так пламя распространяется, пока вся смесь не загорится. Если все происходит как положено, то фронт пламени распространяется нормально. Но не всегда сгорание происходит гладко, как объяснил Рик Рилей, главный инженер Филиппс Петролиум.
"Обычно где-нибудь в углу, или на стенке , загораются бензиновые остатки ", - рассказывает Рик Рилей. "Только это уже неуправляемый огонь, который создает звуковую волну в камере сгорания, которая отражаясь от стенок, включая поршень, может повредить металл". Это неуправляемое горение известно как детонация, оно создает неприятный шум двигателя. Если Вы слышите грохот или треск в вашем двигателе, это говорит о том, что вы залили низкооктановое топливо.


Когда ваш двигатель гремит, это означает, что вы рискуете повредить его. Через какое-то время, повреждения могут быть более чем слышимые, вы можете столкнуться с поломкой двигателя.


"Если Вы оставите детонацию на долгое время", - продолжает Рилей - "будет возрастать температура стенок отсека, и в конечном счете вы можете придти к раннему зажиганию. Смесь воздух/топливо загорается до искры от свечи зажигания, и это действительно вызывает сильные повреждения. Это обычно приводит к перегреву двигателя. Именно поэтому нам нужен октан". Октан - мера того, как бензин сопротивляется детонации. Антидетонационные свойства топливного образца могут быть проверены в специальном двигателе и сравнены со смесью n-гептана и триметилпентана - это два типа углеводородов, найденных в бензине. Чистый n-гептан оценен как ноль, в то время как триметилпентан имеет октановое число 100. Процентное отношение триметилпентана в смеси с n-гептаном, принято как октановое число. Но исследователи сделали октановое число более 100 процентов, с помощью добавления антидетонационного реактива тетраэтила.


Давно был найден свинец в качестве эффективного антидетонационного реактива (также и смазочного материала). Бензин с октановым числом не менее 87,2 был как раз с добавлением свинца. С тех пор свинец был запрещен во многих странах из-за его токсичности, и другие химические реактивы заменили его.


Номер бензина, который Вы видите на бензоколонке, известен как октановый или антидетонационный индекс, который является фактически средним числом двух измерений. Исследовательский октан - выше из этих двух чисел, и указывает способность сопротивления детонации на средней скорости при умеренных условиях, в то время как моторный октан отражает более тяжелые условия.


Игра чисел


Чтобы предохранить ваш двигатель от разрушения, всегда нужно использовать бензин с достаточно высоким октановым числом. Но какое октановое число достаточно для двигателя? Для гидроцикла оно измеряется довольно просто. Стандартный гидроциклы - довольно нетребовательные аппараты и, если экономить, то можно ездить и на 87-ом (америк.) неэтелированном бензине. Тюнингованный аппарат немного более привередлив, для него требуется 91-ый бензин.
Разница в основном сводится к уровню компрессии. Более высокая степень сжатия приводит к большей эффективности (КПД), означая, что большее количество потенциальной энергии бензина преобразовано в механическую энергию, которая показывает себя как более быстрое ускорение и более высокая предельная скорость. Увы, всегда имеется две стороны: высокая компрессия приводит к появлению шума в двигателе, требуя более высокое октановое число.


Все изготовители обеспечивают октановые требования для всех моделей в их модельном ряде, или говорят, что пользоваться нужно только неэтилированным бензином. Однако, любой тюнинг, который изменяет компрессию двигателя, затрагивает октановые требования к бензину. Это важно помнить, когда вы собираетесь сделать модификации головки цилиндра или настройки выхлопа. При покупке деталей для тюнинга, посоветуйтесь сначала с профессиональным техником, или, при покупке бу аппарата, который, возможно, был модифицирован, обсудите октановые требования с продавцом. Вы можете также измерить степень сжатия самостоятельно.


Чтобы вычислить степень сжатия, вы должны знать объем смеси воздух/топливо в цилиндре и в головке цилиндра. Чтобы измерить объем головки цилиндра, разъедините батарею, удалите все свечи зажигания, и проверните вал вручную, чтобы переместить цилиндр к верхней мертвой точке. Налейте машинного масла, чтобы заполнить камеру сгорания до резьбы для свечи зажигания. (Когда вы все сделали, очистите головку цилиндра сифонным насосом.) Из полученного объема масла вычитают 1.1 куб. см, если Вы используете короткие свечи, 2.2 куб. см, если используете длинные свечи.


Эффективное сжатие начинается, когда поршень движется к впускному каналу, закрывая выходной клапан. Поэтому, Вы должны измерить расстояние хода поршня от вершины впускного канала к верхней мертвой точке. Когда поршень находится в этой точке, это измерение называется литраж. Чтобы вычислить литраж, делите объем отверстия на два, получаем площадь, и умножаем полученное на 3.14159, и умножаем это на эффективный ход. (Объем цилиндра равняется r2h). Суммируем литраж к полученному объему, делим на объем, получается степень сжатия.


Для определения механического сжатия нужно возвести в степень комплексные размеры и пользоваться запутанными формулами. По этой причине, многие люди верят обозначенному сжатию, которое является менее точным, но может быть проверено компрессиметром.


Заводим холодный двигатель. Выхлопная труба и карбюратор должны быть установлены, батарея должна быть полностью заряжена. Удалите только одну из свеч зажигания, и закрепите компрессиметр на этом месте. (Убедитесь, что измерительный прибор блокирует воздух в цилиндре. Это даст точное представление объема головки цилиндра.) Колпачок свечи зажигания должен быть заземлен на аппарат, чтобы предотвратить повреждение зажигания. (Примечание: если ваш аппарат не имеет заземления, приложите колпачок к головке цилиндра.) Не делайте эти операции вблизи огнеопасных веществ. Держите дроссельную заслонку широко открытой, и нажмите пусковую кнопку, пока игольчатый кристалл измерительного прибора не перестанет расти. Как только вы сделали это, повторите испытание на остальных цилиндрах. Имейте в виду, что полученное компрессионное число более точно покажет истинные октановые требования.


Проблемы с гоночным бензином


Как правило, если ваше сжатие - 175 пси или ниже, вы можете безопасно использовать обычный бензин ( это число может изменяться от 10 до 15 пси в зависимости от типа двигателя и его водоизмещения). Двигатели с тремя цилиндрами требуют использования гоночного бензина с более низкой степенью сжатия, чем для двигателей с парным цилиндром. Высокофорсированные двигатели нуждаются в бензине с высоким октановым числом, но высокооктановый бензин не сделает гоночного аппарата из вашего обычного гидроцикла. Высокое октановое число не означает большее количество мощности, но означает большее количество денег. Однако, есть причины для выбора гоночного бензина, даже когда вы не нуждаетесь в дополнительном октане.
Гоночный бензин имеет большее соотношение сгораемых углеводородов, означая, что он будет гореть более эффективно и полностью выгорать при 300 градусах по Фаренгейту. Это становится важным на высоких оборотах, потому что вы имеете меньшее количество времени в каждом цикле для создания максимального давления в цилиндрах.


Гоночный бензин - это комбинация многих различных компонентов, которые изменяются даже в течение года, как говорит Фред Моррисон, президент VP Race Fuels:
"Из обычного бензина практически невозможно сделать гоночный. Мы используем бензин, который выходит из нефтеперерабатывающего завода, используем специальный вещества и присадки, чтобы получить нужное октановое число и сохранять давление пара в требуемом диапазоне. Также есть правила изменений характеристик бензина в зависимости от сезона. Если вы гонщик, вам даже не нужно знать это". С другой стороны есть много альтернатив гоночному бензину.


"Если Вы хотите, скажем, залить VP Red в Ваш аппарат", - продолжает Моррисон - "Вы получите тот самый бензин, находитесь ли вы в Mиссиссипи, Калифорнии, Европе, Австралии, России, где бы то ни было, и это будет тот же самый бензин в течение всего года."


"Многие частные нетюнингованные гидроциклы не нуждаются в 108-ом гоночном бензине, но они хотят специальное топливо, так что мы предлагаем им наш морской бензин, который является 100-ым бензином, этилированным двумя граммами на галлон. Теперь при запуске двигателя, степень сжатия возрастает, не выводя из строя карбюратор из-за закиси азота, который используется в гоночном топливе. "


В некоторых климатических зонах, окислитель может быть добавлен к бензину в течение определенных сезонов. Окислитель - это этиловые спирты или эфиры. Окислитель, как предполагается, уменьшает количество отложений, сгенерированных в работающем на бензине двигателе. Поскольку кислород не может быть весь сожжен, кислая среда заставляет кислород выйти из двигателя гидроцикла. Поскольку при свете углеводороды испаряются легко, а также могут проходить сквозь пластмассу, не стоит хранить бензин в пластмассовой таре. Обратите внимание, что легкие фракции нефти также могут испарятся из пластмассового бензобака в вашем гидроцикле. Бензин, испытывающий недостаток легких фракций нефти, приводит к плохой работе двигателя. Также, бензин, который становится теплым, окисляет карбюратор и систему впрыска, что может привести к появлению ржавчины. Наконец, солнечный свет может проникать через пластмассовую тару и окислять свинец в этилированном бензине, формируя окись, которая образует осадок.


Гоночное топливо продается только в 55-галлонных металлических бочках, которые не позволяют природным факторам воздействовать на топливо.


Кроме того


Некоторые вещества для очистки могут быть добавлены к бензину в течение его производства или, позже, потребителем. Детергенты - наиболее встречаемые из таких веществ. Фактически, степень чистоты является единственной разницей между обычными марками бензина, поскольку бензиновая основа часто производится на одних и тех же заводах. Использование низкоочищенного топлива может привести к появлению в карбюраторе отложений, которые могут повлиять на количество образуемой смеси воздух/топливо и вызвать серьезные проблемы.
Качественный гоночный бензин проходит через целую серию очисток, так что детергенты не так важны. Этилированный гоночный бензин может иметь антиокислители, чтобы предотвратить окисление свинца, и также раскислители, которые предотвратят отложение осадков. Дисперсанты, которые являются этиловыми спиртами, используются для удаления влаги из бензина. Октановые усилители не могут преобразовать дешевое топливо в более качественное. Когда хороший бензин не доступен, вы можете использовать усилитель, чтобы дешевым топливом не расплавить поршень на вашем гоночном гидроцикле.


Некоторые усилители содержат марганец, металл, который может воспламенятся свечами зажигания. Другие усилители - фактически дисперсанты. Это экономически эффективно, так как можно использовать бензин с более низким октановым числом и, при этом сохранить ваш двигатель от детонации.