Поэтому пока лучшими видами топлива для обычных двигателей внутреннего сгорания остаются традиционные продукты: бензины и дизельное топливо. Эта тенденция, очевидно, сохранится и в первой трети нынешнего тысячелетия. Затем, по прогнозам ученых, запасы нефти на Земле истощатся. Ведь они не бесконечны, а сейчас за одни сутки сжигается столько, сколько природа с помощью солнечной энергии способна восстановить лишь за 1000 лет. Кроме того, огромное количество нефти и нефтепродуктов теряется во время транспортирования. Только в «благополучное» Средиземное море из аварийных танкеров ежегодно выливается около миллиона тонн нефти, каждая капля которой образует на поверхности воды пленку диаметром 30 см. Однако нефть будут добывать и сжигать до тех пор, пока она не исчезнет полностью.
Автомобильные бензины представляют собой наиболее многочисленную группу моторного топлива. Они отличаются друг от друга и маркируются по величинам октановых чисел.
Октановое число характеризует способность бензина сгорать в двигателе внутреннего сгорания без детонации, то есть его детонационную стойкость.
Не углубляясь в тонкости теории поршневых двигателей, напомним, что после подачи искры в камеру сгорания через 0,001 секунды возникает пламя, фронт которого распространяется со скоростью 20–40 м/с. Сзади фронта пламени остаются раскаленные продукты сгорания; расширяясь, они сжимают свежую топливо-воздушную смесь, еще находящуюся впереди этого фронта. Последние не сгоревшие участки смеси к моменту приближения к ним фронта пламени оказываются сжатыми до 30–80 кгс/см2 и, вследствие сжатия, нагретыми до 300–700 °C.
При таких температурах и давлениях в этих частях топ-ливо-воздушной смеси энергично протекает процесс окисления углеводородов, в результате которого образуются легко взрывающиеся органические перекиси, при достаточно большом количестве которых горение топлива в камере имеет взрывной характер: у очага взрыва возникают ударные волны, которые с огромной скоростью, близкой к скорости звука, распространяются по камере сгорания. При этом происходит очень быстрое сгорание оставшейся свежей смеси, сопровождающееся многократными отражениями неуправляемых ударных волн от стенок цилиндра. Вот это явление и называется детонацией.
Для повышения детонационной стойкости в бензин вводят на предприятии-изготовителе различные вещества-антидетонаторы: метил-третбутиловый эфир, циклапентадиенилтри-карбонил марганца и др.
Каждая марка бензина выпускается как для летней, так и для зимней эксплуатации. Многие физико-химические показатели летних и зимних марок бензина одинаковы, разные у них только фракционные составы и давления насыщенных паров. Однако именно эти показатели являются определяющими при оценке возможности применения той или иной марки бензина в зависимости от температуры окружающей среды.
Так, например, легкость пуска двигателя зимой обеспечивается за счет наличия в бензине низкокипящих фракций, которые образуют с воздухом смесь, воспламеняющуюся от искры свечи зажигания при холодном двигателе. А вот в летнем бензине таких фракций должно быть меньше, чтобы в двигателе и топливной системе не образовывались паровые пробки, нарушающие нормальную подачу топлива в камеры сгорания.
Присутствие в бензине даже в небольших количествах воды или ее паров значительно сокращает сроки хранения и ухудшает качество топлива.
Изменение фракционного состава бензина – тонкое, требующее профессиональных знаний и соответствующего оборудования, а также систематического квалифицированного контроля качества готового продукта в лабораторных условиях.
Вместе с тем определенного повышения уровня и эксплуатационных свойств бензина можно добиться легированием базового топлива при помощи присадок, то есть специально для данного топлива подобранных и тщательно испытанных химических веществ, способных изменить физико-химические показатели топлива. Присадки добавляются в товарные нефтепродукты только в условиях нефтеперерабатывающих предприятий, поэтому их не следует путать с веществами, добавляемыми в условиях эксплуатации – это что угодно, только не присадки.
Что же побудило изготовителей топлива заниматься столь хлопотным и тонким делом, как создание и применение присадок? Прежде всего, их подталкивает к этому постоянный прогресс в технологии моторостроения и последовательное стремление конструкторов к оптимизации показателей мощности, энергетики и функциональности двигателей.