"Девяносто третий" из "семьдесят шестого"

Какой автолюбитель не мечтает о чудесном порошке или жидкости, которые превратят бензин А-76 в топливо с октановым числом 93. Конечно, можно прибегнуть и к давно известному антидетонатору—тетраэтиловому свинцу (ТЭС),— и мечта станет явью. Но эта «явь» требует больших жертв в виде концентраций ТЭС, который отрицательно влияет не только на состояние деталей двигателя (повышенное нагарообразование, выгорание клапанов, электродов свечей), но и оказывает токсическое воздействие на организм человека. Поэтому... но, впрочем, разберем все по порядку.

Принятый недавно Закон СССР «Об охране атмосферного воздуха», который вступает в силу с 1 января 1981 года, еще раз подчеркивает социальную и народнохозяйственную значимость снижения токсичности отработавших газов, выбрасываемых автомобильными двигателями.

Современное производство высокооктановых бензинов связано с применением дорогостоящих технологических процессов или с использованием присадок, например ТЭС. Как известно, в топливе часто содержатся очень токсичные полициклические углеводороды типа бенза-пирена и не менее опасные для здоровья людей и окружающей среды соединения свинца, бария и других элементов. Хотя в результате сгорания топлива они структурно и видоизменяются, вновь образованные соединения сохраняют в отработавших газах высокий уровень токсичности. Присутствие в бензине веществ, содержащих свинец (последствия добавки ТЭС), превращает топливо в высокотоксичный продукт, с которым ежедневно соприкасаются миллионы людей. Но чем заменить тетраэтиловый свинец?

В нашей стране одной из исследовательских лабораторий Министерства химической промышленности уже разработаны малотоксичные антидетонаторы, которые в виде порошка или жидкости могут быть легко добавлены в бензин. Среди них особое место занимает комплексный антидетонатор, созданный на основе органических соединений марганца и аминов. Многочисленные испытания различных соединений, не содержащих металлов, показали, что детонационную стойкость топлив довольно эффективно повышают ароматические амины.

Аналогичные исследования проводятся за рубежом. Например, в ФРГ стали применять в качестве антидетонатора монометиланилин. В 1974 году опубликованы результаты исследования бензинов с добавкой 2% ксилидина (другого аминсодержащего соединения), проведенного в Японии, откуда следует, что даже такое незначительное количество ксилидина в бензине с октановым числом 85,8 повышает его на 8 единиц. Анализ состава отработавших газов показал, что при работе на бензине с небольшой добавкой ксилидина снижается содержание углеводородов и оксида углерода и лишь на холостом ходу несколько повышается содержание оксидов азота, которое на других режимах на уровне или ниже, чем при работе на бензине без ксилидина. Наличие этой присадки не влияет на состояние материалов, из которых изготовлены детали двигателя и автомобиля, и не ухудшает эксплуатационных свойств машины.

У нас в стране были исследованы антидетонационные свойства экстралина — смеси органических соединений мономе-тиланилина, диметиланилина и анилина. Свойства бензина А-76 с добавками экстралина оценивались на серийном двигателе ЗИЛ—130. При этом были проведены сравнительные 600-часовые испытания двух топлив по специальной программе. Одно было составлено на базе бензина А-72 с добавлением 1 % экстралина, другое — на базе того же бензина, но с ТЭС в концентрации 0,41 г/кг. Они показали, что первое обеспечило удовлетворительные мощностные и эксплуатационные показатели двигателя, надежную работу свечей зажигания и не приводило к повышению износа деталей двигателя и нагароотложения. А главное, ради чего это делалось, добавление в бензин 1 % экстралина не увеличивало содержания оксидов азота, оксида углерода и углеводородов в отработавших газах.

Суммируя опыт, накопленный в области раздельного применения органических (экстралин) и металлорганических (циклопентадиенилтрикарбонилмарганец, или ЦТМ) антидетонаторов, следует подчеркнуть, что ароматические амины целесообразно вводить в топливо не более 2%, так как дальнейший рост содержания в бензине либо ароматических аминов, либо металлорганических соединений приводит к образованию в двигателе смол, осадков, отложений При этом удается повысить его октановое число только в пределах 6 единиц.

Следующий шаг в поисках новых нетоксичных и более эффективных антидетонаторов — создание комплексного препарата. Наибольшие перспективы здесь имеет, на наш взгляд, применение растворов в ароматических аминах соединений на марганцевой основе, а именно ЦТМ (об этом антидетонаторе читайте «За рулем», 1979, № 4). Такие растворы позволяют получить прирост октанового числа до 20 единиц при сравнительно небольших концентрациях препарата в топливе! Комплексный антидетонатор на основе растворов ЦТМ в экстралине разработан и получен группой советских исследователей. На основе большой <серии экспериментов ими рекомендованы определенные концентрации препарата для повышения октанового числа бензина. Об эффективности этой присадки можно судить по следующим данным. Добавка 5 мл антидетонатора на 1 кг бензина А-72 повысила октановое число до 77 единиц (по моторному методу). При более высокой (20 мл/кг) концентрации можно повысить октановое число бензина А-76 до 93 единиц (по исследовательскому методу). Короче, влив литр раствора антидетонатора в бензобак «жигулей», можно «превратить» заправленные в него 38 литров бензина А-76 в бензин АИ-93.

Очень важно в технологическом отношении, что посредством комплексного антидетонатора можно добиваться этого эффекта прямым добавлением его к топливу. При этом исключается необходимость организовать производство так называемых базовых топлив в процессе нефтепереработки. Подобного эффекта не дает ни один из известных до сих пор антидетонаторов.

Комплексный антидетонатор примерно в 300 раз менее токсичен, чем распространенный в настоящее время ТЭС, и в 16 раз по сравнению даже с ЦТМ. (Следует напомнить, что токсичность раствора ЦТМ в бензине находится на уровне токсичности бензина, не содержащего каких-либо антидетонаторов.) Исследования показали, что мощностные и экономические показатели при работе двигателя «Москвич—412» на бензине с комплексным антидетонатором после 250-часовых испытаний практически не изменились, а нагара от него меньше, чем от топлива, содержащего ТЭС.

Как видите, исследования дают обнадеживающие результаты: комплексный антидетонатор по целому ряду показателей является реальным и экономически эффективным средством охраны окружающей "среды.

М. ЛЕРНЕР, кандидат технических наук

Рис. В. Стецюка

Литература

Сборник «Марганцевые антидетонаторы». М.: «Наука», 1971. М. О. Лернер. Химические регуляторы горения моторных топлив. М.: «Химия». 1979.

1980N12P8