ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ОКСИГЕНАТОВ НА АНТИДЕТОНАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ТОПЛИВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ЗАЖИГАНИЕМ

ВЛИЯНИЕ ДОБАВОК ОКСИГЕНАТОВ НА АНТИДЕТОНАЦИОННЫЕ 
СВОЙСТВА ТОПЛИВ ДЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 
С ПРИНУДИТЕЛЬНЫМ ЗАЖИГАНИЕМ 

Оценивается влияние различных оксигенатных компонентов топлива на 

его антидетонационные свойства. 

Ключевые слова: топливо для двигателей внутреннего сгорания, альтерна­

тивное топливо, бензин, бензанол, оксигенаты, кислородосодержащие компонен­
ты топлива, антидетонационные свойства топлив. 

The influence of various oxygenate fuel components on its antiknock qualities 

is analyzed. 

Keywords: fuel for internal-combustion engines, alternate fuel, petrol, benzanol, 

oxygenates, oxygen-containing propellants, qualities of the antiknock fuels. 

Одной из важнейших характеристик топлив для двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с 

принудительным зажиганием является их детонационная стойкость, которую наиболее точно ха­

рактеризует температура самовоспламенения. Так как температура самовоспламенения зависит 

от множества факторов, детонационную стойкость топлива оценивают по косвенному показате­
лю - октановому числу (04). 

Детонационная стойкость бензинов может быть повышена двумя способами: применением 

вторичных методов переработки сырья (термический крекинг, каталитический крекинг и т. д.), 
либо добавлением высокооктановых компонентов и специальных присадок, называемых антиде­
тонаторами. Первый способ достаточно дорогостоящий. Технологические потери на нагрев сы­
рья при производстве прямогонного бензина составляют 5 %, а при использовании вторичных 
методов - 25 %. Добавление антидетонаторов экономически более выгодный способ, так как их 
содержание в топливе находится в диапазоне от нескольких процентов до сотых долей процен­
тов. В таблице приведен ассортимент антидетонаторов [1]. 

Из таблицы видно, что практически все антидетонаторы имеют свои недостатки, в связи с 

чем связано ограничение их содержания в топливе, а следовательно максимально возможный 
прирост 04 топлива. Антидетонаторы на основе соединений свинца в настоящее время запреще­
ны для применения в автомобильных бензинах. Новый регламент «О требованиях к автомобиль­
ному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двига­
телей и топочному мазуту», вступающий в силу с августа 2008 года, допускает использование 
только антидетонаторов на основе ароматических аминов и кислородосодержащих добавок. 

Кислородосодержащие добавки (оксигенаты) обладают рядом преимуществ перед осталь­

ными антидетонаторами: возможностью получения из возобновляемых источников сырья, низ­
кой токсичностью, как самих топлив, так и продуктов сгорания, высокими антидетонационными 
свойствами. Бензины с оксигенатами характеризуются улучшенными моющими свойствами и 
характеристиками горения. При этом возможно использование оксигенатов не только в качестве 
антидетонаторов, но и как топливо для ДВС. Важно, что при сжигании единицы биооксигенатно-
го компонента выделяется такое же количество углекислого газа, которое поглощается в процес­
се роста биомассы необходимой для его получения, следовательно, сохраняется природный ба­
ланс. 

86 

Таблица 

Оценим влияние некоторых оксигенатов на формирование антидетонационных свойств топ­

лив. Оксигенаты были выбраны с учетом обеспечения фазовой стабильности и экологичности 
топлив, наличия сырьевых ресурсов, экономики и реальных условий эксплуатации автотрактор­
ной техники [2]. 

В качестве добавки к топливу наибольший интерес представляет этанол. Он обладает доста­

точно высокими 04 смешения и хорошими эксплуатационными и экологическими показателями. 
У этанола наибольшая предельно допустимая концентрация (ПДК) паров 1000 мг/м . При ис­
пользовании этанольного компонента наблюдается существенное снижение токсичности отрабо­
тавших газов. Широко применяется газохол (смесь бензина с 10-20 % этанола) в США и Брази­
лии. 

Влияние добавок этанола на ОЧ бензинов иллюстрируют графики (рис. 1), построенные на 

основе данных справочника [3]. За основу взяты бензины с различными ОЧ, к которым добавля­
лось по 10 % от объема этанола. 

Из рис. 1 следует, что эффективность добавок этанола тем выше, чем ниже ОЧ базового бен­

зина. Это свойство присуще большинству антидетонаторов различных классов. По мере увеличе­
ния доли этанола в бензине его эффективность снижается. Зона наибольшей эффективности эта­
нола, как антидетонатора, находится в пределах до 10 % объема. 

Изопропиловый спирт (ИПС), как и этиловый, характеризуется высокими значениями ПДК 

и ОЧ. Достоинство ИПС и в том, что он обладает хорошей физической стабильностью в смесях с 
бензинами. Он обеспечивает физическую стабильность не абсолютированных бензо-этанольных 
смесей [1]. Для оценки влияния ИПС на формирование ОЧ прямогонного бензина использовался 
октанометр СВП 1.00.000М. Принцип работы прибора заключается в определении детонацион­
ной стойкости бензинов на основании измерения их диэлектрической проницаемости. Результа­
ты исследований (рис. 2) показывают, что при добавке ИПС до 6 % по объему ОЧМ и ОЧИ сме­
сей изменяются по линейному закону, при дальнейшем увеличении добавок линейность наруша­
ется. Добавка 6% ИПС повышает ОЧМ прямогонной фракции бензина на 13, а ОЧИ - на 

17 пунктов. При добавке ИПС более 6 % его эффективность, как антидетонатора, снижается. 

87 

Проведена оценка влияния на формиро­

вание детонационной стойкости прямогонно-
го бензина добавок гидрогенизата и ферроце­
на (рис. 3). Гидрогенизат предствляет собой 
бутанольно-бутилформатную фракцию, в со­
став которой входят 45% бутилового и 55% 
изобутилового спирта. Ферроцен (C

5

H

5

)

2

Fe -

металлоорганическое соединение в виде кри­
сталлического порошка. При его использова­
нии содержание железа в бензине не должно 
превышать 38 мг на 1 дм

3

 (в образцах испы­

танных топлив содержалось 27 мг/дм

3

 желе­

за). Октановые числа определялись моторным 
методом на одноцилиндровой установке 
УИТ-85. Полученные результаты показыва­
ют, что при добавке 15%) гидрогенизата ОЧ 
прямогонного бензина повышается на 12 
пунктов. Ферроцен совместим с гидрогениза-
том и повышает ОЧМ прямогонного бензина 
на 8 пунктов. С увеличением содержания 
гидрогенизата эффект за счет добавок ферро­
цена снижается. Так при 15% содержании 
гидрогенизата прирост ОЧМ за счет ферроце­
на составил 4 пункта. 

Таким образом этанол, изопропанол и 

гидрогенизат являются эффективными окси-
генатными антидетонаторами. Наибольшую 

88 

приемистость обеспечивают добавки 10% этанола, 6% изопропанола и 15% гидрогенизата. Чув­
ствительность автомобильных бензинов (разность между ОЧИ и ОЧМ) зависит от содежания ок-
сигенатов, при увеличении их концентрации чувствительность увеличивается. С повышением 
детонационной стойкости бензиновой фракции эффективность оксигенатов, как антидетонато­
ров, снижается. 

Литература 

1. Данилов, A.M. Применение присадок в топлиеах для автомобилей /A.M. Данилов - М.:

Химия, 2000 - 232 с. 

2. Богданов, С.Н. Обеспечение фазовой стабильности этанольных топлив для автомо­

бильных двигателей / С.Н. Богданов, А.Н. Лаврик, А.С. Теребов //Вестник ЮУрГУ. Серия «Ма­
шиностроение», 2007. Вып.10. -№25(97). - С. 102-106. 

3. Папок, К.К. Словарь по топливом, маслам, присадкам и специальным жидкостям (хим-

мотологический словарь) /К. К. Папок, НА. Рагозин. -М.: Химия, 1975. - 392 с. 

Поступила в редакцию 10 мая 2008 г. 

Богданов Сергей Николаевич. Аспирант кафедры «Двигатели внутрен­

него сгорания» Южно-Уральского государственного университета. Область 
научных интересов - рабочий цикл ДВС, альтернативные виды автотракторных 
топлив. 

Bogdanov Sergey Nikolaevich. Post-Graduate Student of the Internal Combus­

tion Engines Department of the South Ural State University. Professional interests: 

operating cycle of an internal combustion engine, alternate types of car-and-tractor 
fuels. 

Лаврик Александр Николаевич. Доктор технических наук, профессор 

кафедры «Двигатели внутреннего сгорания» Южно-Уральского государствен­
ного университета, академик РАН. Область научных интересов - рабочий цикл 
ДВС, многотопливность ДВС, химмотологии топлив и смазочных материалов. 

Lavric Aleksandr Nikolaevich. Dr.Sc. (Engineering), Professor of the Internal 

Combustion Engines Department of the South Ural State University, Academician of 

the Russian Academy of Sciences. Professional interests: operating cycle of an inter­
nal combustion engine, multifuel capacity of an internal combustion engine, chemis­
try of fuels and lubricating oils. 

Теребов Антон Сергеевич. Кандидат технических наук, доцент кафедры 

«Основы и проектирования машин» Южно-Уральского государственного уни­
верситета. Область научных интересов - рабочий цикл и техническое обслужи­
вание ДВС, конструкция и расчет ДВС. 

Terebov Anton Sergeevich. Cand.Sc. (Engineering), Associate Professor of 

the Machine Basis and Design Department of the South Ural State University. Pro­

fessional interests: operating cycle and technical maintenance of an internal combus­

tion engine, design and engineering design of an internal combustion engine. 

89