Красный террор — журнал За рулем
СТРАСТИ ПО ОКТАНУ
Свечи куплены и доставлены в лабораторию. О том, что такое «октановое число» и как его измеряют, мы рассказывали не раз (ЗР, 2006, № 8). Напомним, что из существующих технологий производства бензинов лишь одна – каталитический риформинг – позволяет сразу получить нужное октановое число, вплоть до 98. Таких бензинов сравнительно немного, при этом они весьма дороги!
А можно ли из низкооктановых бензинов, сравнительно дешевых, получить высокооктановое топливо? Да, конечно – для этого существует так называемая «химизация» топлива, когда нужное октановое число достигается добавкой различного рода присадок (подробности – в нашей врезке). Здесь-то и нашел свою нишу ферроцен – находка для нефтяников: он столь же дешев (особенно китайский!), сколь и эффективен. Если следовать разрешенным нормам, то одного килограмма этого оранжево-коричневого порошка стоимостью в десяток условных единиц хватает для изготовления 50 тонн (!) высокооктанового бензина.
Сказка, а не порошок… Но вот беда: он порождает множество отложений в камере сгорания и выпускной системе. Железо, которое является основой этого металлоорганического соединения, гореть почему-то не хочет – оно осаждается и на клапаны, и на свечи, и на стенки выпускной системы, причем не просто так, а в виде токопроводящих оксидных пленок цвета качественной ржавчины. Как с этим бороться? Да как в бородатом анекдоте – «летай, сынок, но так низенько-низенько…». С ферроценом нечто подобное – лей, но маленько-маленько. Раньше, во времена преимущественно простеньких карбюраторных двигателей разрешали использовать эту бяку в концентрации не больше 37 мг/л топлива. Для «башковитых» впрысковых моторов и этого оказалось много – токопроводящие отложения стали весело убивать лямбда-зонды и катализаторы. Наши подумали-подумали и решили… не запрещать ферроцен совсем, как это сделано в большинстве цивилизованных стран, а уменьшить его предельно допустимую концентрацию – до 17 мг/л.
Но уж коли хоть что-то разрешено, а на горизонте маячит суперприбыль от реализации копеечного прямогонного бензина под видом супертоплива, то предсказать последствия нетрудно! Вдали от крупных городов и контролирующих органов удержаться от соблазна ох как трудно. ..
А теперь – к практике! Что реально происходит со свечами, работающими на отравленном ферроценом бензине?
СМЕРТЕЛЬНЫЙ НОМЕР
Свечи зажигания – это макушка айсберга, который может пострадать от ферроцена. Еще есть лямбда-зонды и катализаторы – но ими займемся позднее: и без того ферроценовый тест очень длинный. И дорогой…
Для испытаний решили взять самые известные свечи с «надежной» родословной, дабы на корню пресечь разговоры о том, что пациент помер сам по себе. Компания подобралась разноликая и достойная. Классические одноэлектродные свечи представили французские Beru Ultra 14R-7DO, из «трехэлектродок» взяли Brisk DR15-TC1 Extra, а из современных свечей с «драгоценными» электродами пригласили Bosch Platin WR7DP. И это еще не все. От очень редкого, но столь же эффективного класса иридиевых свечей взяли японские Denso Iridium IK20 с диаметром электрода 0,4 мм, а обойтись без Beru Ultra Platin UX79P было просто невозможно: этот комплект – внимание! – и четырехэлектродный, и платиновый, и самоочищающийся! Для разнообразия в тест включили плазменно-форкамерные свечи Plazmofor Super ПФА 17 ДРМ украинского производства.
БОДЯГА ТРЕТЬЕЙ СТЕПЕНИ
Для начала на моторных стендах были сняты базовые характеристики двигателей с каждым из комплектов. Заодно оценили процесс искрообразования у всех свечей. Ничего нового по сравнению с тем, что получали ранее, не увидели – и это хорошо: стабильность – признак качества!
А затем началось… Для каждого комплекта свечей на отдельном двигателе, заранее определенном на заклание, выжгли по сорок литров бензина с запредельным по нашим нормам содержанием ферроцена – 100 мг/л. Бензин изготовили – точнее, набодяжили – сами… Если соответствовать нашим старым нормам, то это – две с половиной полных заправки, если новым – то более пяти. Впрочем, такую дозу легко можно хватануть и при одной-единственной заправке – если уж совсем не повезет.
Зачем брали отдельный двигатель – понятно. Ведь ферроцен дает отложения не только на свечах, и все это влияет на показатели мотора. Поэтому контрольные замеры делали на «чистых» моторах, ставя туда полуживые свечи.
КРАСНАЯ СМЕРТЬ, КАК ОНА ЕСТЬ
Начнем с хорошего известия – все свечи остались живы, а потому разговоры о возможной остановке в чистом поле даже после такой экстремальной заправки ушли с повестки дня. Но свечам стало очень плохо, причем в разной степени: это видно по увеличению расхода топлива и росту токсичности.
Больше всего пострадали украинские Plazmofor. Чуть лучше чувствовали себя немецкие Bosch Platin. Классические Beru Ultra отработали поспокойнее, но и на них влияние ферроцена более чем заметно. Зато окислы азота снизились и там, и там – на те же 18–20%. Хорошо? Напротив – это говорит о нарушениях в искрообразовании, при которых часть топлива летит несгоревшей прямо в трубу! Отсюда и рост расхода топлива, и выход несгоревших углеводородов – а окислы азота падают потому, что температуры сгорания уменьшаются.
А вот иридиевые свечи Denso и «многоэлектродки» Brisk оказались значительно более лояльными к ферроцену. Для них снижение расхода топлива составило примерно 2–3%, а рост токсичности по СН – 7–9%. Скорее всего, Denso спасло то, что тонкий центральный электрод диаметром всего 0,4 мм создает напряженность электрического поля, сконцентрированную в очень малом объеме, в результате разряд «сносит» с электродов все – и органические отложения, и нагары, и оксиды железа. А для Brisk отработали три боковых электрода – искра начинает бить по наиболее простому пути, поскольку есть альтернатива. Вот пропусков вспышек и меньше.
Если следовать такой логике, то свечи Beru Ultra Platin вообще должны были не почувствовать ферроцена! Там и самоочистка, и платиновый центральный электрод, и четыре боковых электрода! Так оно и получилось – изменение параметров двигателя с этими свечами уложилось в пределы погрешности измерения.
Кстати, по утверждениям некоторых специалистов, при загрязнении ферроценом падает сопротивление изолятора и свеча начинает «шить»… Вот этого наш эксперимент не выявил – как для новых, так и для загрязненных свечей мегаомметр показал одно и то же сопротивление – бесконечность!
СОВЕТЫ ПЕРЕД ДАЛЬНЕЙ ДОРОГОЙ
Тем, кто сразу полез в конец статьи за информацией на тему «Что купить?», попробуем дать несколько советов – они могут пригодиться перед дальней и нецивилизованной дорогой. Во-первых, прихватить с собой канистру с качественным и проверенным бензином, заправившись перед выездом «под завязку». Во-вторых, избегать неизвестных, особенно контейнерных заправок на трассе, сколь бы привлекательной ни казалась цена. А уж если ферроценовое насилие над мотором представляется неизбежным, то поставьте либо самоочищающиеся «многоэлектродки», либо что-то с тонким центральным электродом. И – СЧАСТЛИВОГО ПУТИ!
ОТКУДА БЕРЕТСЯ ОКТАН?
Известны три основных принципа в производстве высокооктановых топлив путем их химизации.
Первый – использование добавок на базе ароматических углеводородов. Пример – монометиланилин (ММА), имеющий октановое число 280. Один процент добавки такого состава повышает октановое число базового бензина на 1–2 единицы. Основной недостаток – повышение токсичности отработавших газов и уровня органических отложений в камере сгорания.
Второй – использование высокооктановых компонентов на базе спиртов или эфиров. Наиболее распространенное – метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). Это кислородсодержащие вещества, и добавка их к базовому топливу повышает полноту сгорания, снижает токсичность отработавших газов. Основные недостатки – сравнительно низкое октановое число (110–120), поэтому требуется большой процент добавки – до 15%, а это существенно снижает общую теплотворную способность товарного топлива. Кроме того, у таких топлив повышенная агрессивность к резинам и пластикам.
Третий – использование металлсодержащих антидетонаторов на базе свинца, железа, никеля, марганца и других металлов. Основное преимущество этих присадок – очень высокая «работоспособность»: тетраэтилсвинец имеет эффективность в 600 раз большую, чем бензол, а ферроцен – в 450–500 раз. Основные недостатки – плохая выносимость из камеры сгорания, а также резкий рост канцерогенной опасности отработавших газов.
Какие присадки в бензине вредны для двигателя?
«Плохой бензин» — стандартный вердикт сервисменов, которые вынуждены раньше срока заменять покрасневшие от нагара свечи зажигания. Его образуют не сгоревшие железосодержащие присадки, так называемые ферроцены, которые добавляют к бензину для повышения октанового числа. Но если ферроцены вредны для двигателя, почему же их не запретят?
Чтобы обеспечить стабильную работу двигателя, бензин должен иметь строго фиксированные параметры — прежде всего, октановое число. Но свойства нефти, из которой получают бензин, «плавают» в довольно широком диапазоне. Чтобы не менять технологию переработки для каждой партии нефти, на нефтеперерабатывающих заводах используют специальные присадки — это во много раз дешевле. Современный бензин содержит самые различные присадки — антиокислительные, противоизносные, антиобледенительные, противодымные.
Наиболее эффективными и дешевыми октаноповышающими (антидетонационными) присадками являются органические соединения свинца — тетраэтилсвинец и тетраметилсвинец. Но от их использования в развитых странах отказались еще в середине 90-х, с введением норм Euro 2 (этиловая жидкость — сильнейший яд, а продукты сгорания этилированного бензина очень быстро выводят из строя каталитический нейтрализатор). В Европе и США к запрету на использование соединений свинца готовились основательно — пришлось даже модернизировать технологию нефтепереработки и конструкцию двигателей. Доля присадок в бензине снизилась в десятки раз, а вместо свинца стали применять метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) — в малых дозах он практически безвреден для двигателя.
В России необходимость запрета свинцовых добавок к топливу назрела сравнительно недавно — одновременно со стремительным ростом парка современных иномарок. Неповоротливые нефтеперерабатывающие заводы оказались не готовы к новым требованиям: перейти на производство «евробензина» с МТБЭ планировалось лишь к 2007 году. Полностью отказались от тетраэтилсвинца только в середине прошлого года, а в качестве «временной меры» решили использовать другие присадки. Поскольку в России современные антидетонаторы не выпускались, Госстандарт поручил отраслевым институтам совместно с автозаводами провести исследования зарубежных добавок — и оценить их влияние на работу двигателей перспективных российских автомобилей, которые должны отвечать нормам Euro 2.
Американская фирма Ethyl (ее название сохранилось со времен расцвета тетраэтилсвинца) предложила добавки на основе марганца, которые в относительно малом количестве (18 мг/л против 150 мг/л у тетраэтилсвинца) способны повысить октановое число литра бензина на одну единицу, — такие присадки до сих пор широко применяются в США.
В то время как ферроцены должны были вот-вот запретить в России, некоторые коммерческие структуры стали активно лоббировать их применение. Сначала предложили продлить срок действия разрешенной на тот момент концентрации — 37 мг/л. Получив категорический отказ от автозаводов и НАМИ, коммерсанты снизили планку до 18 мг/л. Вновь отказ. Тогда предприимчивые дельцы представили в Госстандарт результаты испытаний железосодержащих присадок, которые проводились не в автомобильных лабораториях, а в институте нефтепереработки — по совершенно другой, «неавтомобильной» методике.
Прибыли «бодяжников» вызывают зависть даже у наркоторговцев. Мешок китайского ферроцена (25 кг) стоит около $20. Одного такого мешка достаточно для того, чтобы превратить из «девяносто второго» в «девяносто пятый» более 450 тысяч литров бензина. Не требуется никакого оборудования: засыпал ведро ферроцена в бензовоз — и все. К тому же «железный» высокооктановый бензин можно получать и из так называемого прямогонного бензина (низшей очистки) — в нем много вредных для мотора примесей, зато он намного дешевле хорошо очищенного топлива.
Не будем драматизировать ситуацию: в крупных городах большая часть АЗС принадлежит солидным компаниям, которые дорожат своей репутацией и стараются продавать качественный бензин. В Москве всех владельцев АЗС с недавних пор даже обязали иметь специальные стенды с подробной информацией о составе продаваемого бензина — на нерадивых накладывают штраф в размере от 300 до 500 МРОТ. А вот на «безымянных» АЗС риск нарваться на «ферроценовый» бензин очень высок. Определить же это можно лишь потом — когда свечи становятся красными от нагара, а двигатель перестает «тянуть». А доказать, что именно на этой АЗС тебе залили некачественное топливо и что именно ее владельцы должны оплатить ремонт мотора и замену нейтрализатора, невозможно.
Некоторые автолюбители заливают в баки вместо АИ-95 АИ-92. Но бензин АИ-92 не всегда бывает чистым — нередко это модифицированный с помощью ферроценов АИ-80.
Fuel Performance Catalyst – Технические бюллетени
Ферроцен – это добавка на основе железа, обнаруженная в начале 1950-х годов.
Это необычайно стабильное кристаллическое вещество оранжевого цвета с формулой
FeC 10 H 10 (теплота разложения 465 ºC). Соединение растворимо в обычных органических растворителях и стабильно.
по отношению к кислотам и основаниям [1] .
Одним из наиболее важных применений ферроцена является его использование в качестве
присадка, способствующая бездымному сгоранию топлива.
Сравнительно низкие концентрации ферроцена имеют заметный эффект.
при образовании углерода и, по-видимому, катализируют окисление сажи.
Кроме того, ферроцен продемонстрировал антидетонационные свойства для использования в
топлива для двигателей с искровым зажиганием
Действие антидетонационной добавки, такой как ферроцен, противоположно
необходим для эффективного воспламенения от сжатия, где быстрое образование пламени
и распространение жизненно важно. Антидетонационный состав замедлит пламя
развитие за счет поглощения тепла от фронта пламени, эффект, который
нежелательно и вредно для топливной экономичности в тяжелых условиях
дизель. Этот эффект может привести к тому, что двигатель будет потреблять больше
топлива для получения необходимой мощности. Это действие также может привести
к увеличению оксидов азота (NO x ) по мере увеличения расхода топлива
вход вызывает повышение температуры дымовых газов.
Влияние ферроцена на топливную экономичность и экономичность было оценено Юго-западный научно-исследовательский институт, Горное управление США и университет Миннесоты. Эти исследования подтверждают, что антидетонационные свойства ферроцен приводит к повышенному расходу топлива и выбросам NO x , в то время как оказывает положительное влияние на удаление сажи и окисление.
Юго-Западный научно-исследовательский институт испытал ферроцен в начале 1980-е годы.
Исследование проводилось на газотурбинном двигателе. Добавка прошла испытания
определить его влияние на излучение пламени (эффективность использования топлива) и
образование сажи. Исследование показало, что ферроцен оказал сильное влияние
при окислении и удалении сажи, но не оказал заметного эффекта
по эффективности сгорания. Исследование не определило влияние
ферроцена по размеру частиц или массе. Также было обнаружено, что
ферроцен окисляется с образованием оксида железа. Оксид железа покрыл открытые
компоненты камеры сгорания, образующие красный румянец. Румяна могли действовать
в качестве полирующего агента и в высоких концентрациях может привести к чрезмерному
износ стержней клапанов. Накопление румян, вероятно, можно предотвратить с помощью
использование моющей добавки
Исследование Университета Миннесоты определило добавление ферроцена
отрицательно сказалось на расходе топлива. Исследование было предназначено для
показать, что ферроцен привел к большему улучшению удельного расхода топлива
(более быстрое тепловыделение и более высокое среднее эффективное давление) и частицы сажи
снижение с течением времени, поскольку двигатель кондиционировался или был покрыт реактивным
железо. Дизельное топливо с добавками ферроцена показало немедленное увеличение
удельный расход топлива 4%. Удельный расход топлива остался
больше, чем базовое дизельное топливо для одного из испытуемых двигателей, независимо от
концентрации ферроцена. Появился расход топлива для второго двигателя
вернуться к точке, близкой к точке базового дизельного топлива после ферроцена
концентрация была снижена. Исследование Университета Миннесоты также показало
ферроцен производит частицы сажи, которые меньше, но больше по количеству
(от 6 до 9кратное увеличение ультратонкости). Масса частиц не изменилась
наблюдалось, и выбросы NO x увеличились [3] .
Третье исследование подтверждает выводы упомянутых выше. Это было сделано
Горным бюро США. Результаты испытаний показывают добавление ферроцена к
дизельное топливо вызвало увеличение содержания диоксида углерода (CO 2 ) от 2% до 8%,
и увеличение NO x на 12% с сопутствующим снижением содержания кислорода (O 2 ) [4] . Эти данные свидетельствуют об увеличении
в расходе топлива. Чем больше топлива поступает в двигатель, тем больше O 2 необходим для соединения с топливными углеводородами с получением более высоких концентраций
CO Это неизбежно привело бы к более высоким температурам сгорания, что привело бы к увеличению
в НЕТ х . Увеличение соотношения топливо-воздух на 3%, наблюдаемое во время
испытание, обработанное ферроценом, подтверждает это [4] .
Изменения концентрации отработавших газов также подтверждались тенденцией к увеличение удельного расхода топлива при торможении по мере увеличения продолжительности работы двигателя топливо, обработанное ферроценом [4] . Тест двигатель был осмотрен после 250 часов работы на дизельном топливе, обработанном ферроценом, и слой оксида железа, устойчивый к царапанью, собрался на компоненты камеры сгорания.
Эти исследования подтверждают наличие в ферроцене как антидетонационной, так и бездымной присадки
характеристики. Одно действие, по-видимому, наносит ущерб эффективности использования топлива в
двигателей с воспламенением от сжатия, в то время как второе действие не влияет на экономичность
так как это происходит после сгорания.
Ферроцен является активным ингредиентом ряда марок добавок. В прошлом, к ним относятся добавки, продаваемые Econalytic Systems, Paris Chemical, Octel/Starreon и Exxon/Nalco. Некоторые торговые марки включают Satacen, Octimax, Catane и Ферокс
Активный ингредиент FPC® Fuel Performance Catalyst также основан на железе, но
не ферроцен. В отличие от ферроцена, FPC® легко разлагается с образованием свободных радикалов или
ионы, которые инициируют более быстрое развитие пламени. тепло не поглощается пламенем
фронтальное и, а не медленное распространение пламени, как антидетонационные добавки, пламя
развитие усиливается. Исследования Юго-западного исследовательского института Бригама Янга
университет, автомобильные испытательные лаборатории и ряд международных испытательных
институты подтверждают, что использование FPC® снизит расход топлива на 9%.
Эти же независимые испытания показывают, что FPC® снижает выбросы CO 2 ,
окись углерода, несгоревшие углеводороды и твердые частицы без увеличения NO x .
FPC® также снижает дымность двигателя за счет ингибирования образования частиц предшественников и/или предотвращения зародышеобразования этих предшественников частиц. И окисленное железо, выходящее из двигателя, остается в тесной связи с нижней частью сажи. концентрации, которые образуются, катализируя окисление сажи при снижении выхлопа температуры. Конечным результатом является более экономичная и чистая система.
- Рауш, Марвин, Фогель, Мартин и Розенберг, Гарольд, Ферроцен: новое металлоорганическое соединение, Журнал химического образования.
- Беседа между автором и г-ном Дэвидом Нэгли и г-ном Верноном Марквортом, SwRI, 1993.
- Du, C.J., Kracklauer, J. и Kittelson, D.B., Влияние добавки железа в топливо на сжигание дизельного топлива, SAE Paper 980536, 1998.
- Зеллер, Уильям Х. и Вестфаль, Т.Е., Эффективность добавок на основе железа для контроля дизельной сажи, Горное бюро США, Род-Айленд, 9438, 1992.
Ферроцен, вещество, предлагаемое для использования в качестве добавки к бензину, ч.

Recent Channels
- Общая химия
Химия
- Общая химия 90 070
- Аналитическая химия
- GOB Химия
- Биохимия
Биология
- Общая биология
- Микробиология
- Анатомия и физиология
- Генетика
- Клеточная биология
Математика
- Алгебра колледжа
- Тригонометрия
- Предварительный анализ
Физика
Бизнес
- Микроэкономика
- Макроэкономика
- Финансовый учет
Общественные науки
- Психология
Начните печатать, затем используйте стрелки вверх и вниз, чтобы выбрать вариант из списка.