Муниципальное образование

Ханты-Мансийского автономного округа – Югры

городской округ город Пыть-Ях

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №6

 

Школьный конкурс проектных и учебно-исследовательских работ учащихся

 

 

 

 

Проектная (учебно-исследовательская) работа

«Исследование автомобильных бензинов и их влияние на работу автотранспорта»

 

 

 

 

 

 

 

                                                                          Авторы проекта:

                                                          Володин Никита, обучающийся 8а класса

                                                                Кривощеков Максим, обучающийся 8а  класса

 

   Руководители проекта:

                                           Магомедова Г.А., учитель химии

                                                                                     Терентьева Н.А., учитель физики

 

 

 

 

 

 

 

 

2019 год

 

Оглавление:

Введение…………….………………………………………….…….………3

Теоретическая часть

1.      Общая информация о бензине………………………………….......…..5

2.      Свойства бензинов……………………………...…………….…….…...5

3.      Химический и углеродный состав бензина…………….…………...…5

4.      Ассортимент и маркировка бензинов……………………………..…...6

5.Способы повышения качества бензинов…………………………..…..7

Практическая часть

1.                  Определение физико-химических показателей нефтепродуктов...9

1.1.  Цвет, запах, прозрачность топлива………………………………….....9

1.2.   Испаряемость топлива и наличие механических примесей…….…..9

1.3.   Определение и расчет плотности……………………………...…..…10

1.4.  Определение содержания воды……………………….…………….…10

1.5.  Определение содержания смолы……………………………………....11

Выводы и рекомендации………………………………………………….12

Список литературы………………………………………………………..14

Приложение…………………………………………………………………15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Автомобильный транспорт самая массовая отрасль, которая  давно заняла и прочно удерживает ведущие позиции в транспортном комплексе страны. С этим видом транспорта мы встречаемся и имеем тесное взаимодействие каждый день. Каждый из нас пользуется общественным транспортом, а большинство имеет ещё и личный. Любому автолюбителю хочется, чтобы его машина прослужила как можно дольше. Для этого необходимо хорошее техническое обслуживание, а так же использование качественного топлива. Эффективность и надежность эксплуатации различных автомобилей зависит не только от конструктивных и технологических особенностей, но и в значительной степени от того, насколько удачно подобраны к ним топливо, смазочные материалы и технические жидкости.

К сожалению, в наше время не все продавцы отличаются честностью. Разбавленный бензин, топливо низкого качества продается на большинстве заправок. Чтобы не стать источником наживы для недобросовестных продавцов, необходимо уметь определять качество бензина самостоятельно. Конечно, определить качество бензина опытному водителю не составит труда и без всяких тестов – ему достаточно проанализировать работу машины.

В настоящее время найти бензин хорошего качества довольно проблематично. Но, не секрет, что любой автолюбитель стремится осуществлять заправку своего автомобиля только топливом хорошего качества, т.к. бензин плохого качества отрицательно сказывается на работе двигателя автомобиля. А также, не хотелось бы переплачивать за бензин низкого качества. Чтобы убедиться, что бензин на выбранной заправке соответствует ГОСТу, нужно иметь на вооружении довольно простые способы, позволяющие в бытовых условиях быстро определить его качество.

В Пыть-Яхе несколько автозаправочные станции, в которых отпускается бензин. Каждый автовладелец скорее всего сталкивался с проблемой некачественного бензина. Потеря мощности и неустойчивая работа двигателя после недавней заправки являются явными признаками низкого качества бензина. В современных инжекторных системах возможен даже полный отказ топливной системы, что делает невозможным дальнейшее движение автомобиля без посещения автосервиса. Данная тема актуальна, интересна и имеет большое практическое значение.

Целью нашего проекта является анализ качества бензинов различных марок АЗС города Пыть-Яха и влияние на работу автомобиля.

Для достижения поставленной цели мы сформулировали следующие задачи:

1)        Изучить литературу по данной теме.

2)        Изучить методы исследования качества бензина в бытовых условиях.

3)        Провести исследования качества бензина при помощи несложных методов, пригодных для бытовых условий.

4)        Сделать выводы о достоверности результатов, полученных при проведении исследования качества бензина в школьных условиях и дать некоторые рекомендации автолюбителям, как заправляться качественным бензином.

Объект исследования: автомобильное топливо

Предмет исследования: бензин марок Аи-92 «Роснефть» и Аи-92 «Газпром» и Дизельное топливо (смолы, вода, механические примеси).

Место проведения исследования: кабинет химии, МБОУ СОШ №6

Методы исследования:

1.         Теоретические (изучение и анализ научной литературы по проблеме исследования).

2.         Эмпирические (эксперимент, сравнение, наблюдение).

3.         Математические (обработка и анализ данных эксперимента; таблицы).

Практическая значимость исследования: водители смогут выбрать АЗС для того, чтобы заправлять бензин без угрозы поломки двигателя и выхода из строя других запасных частей в процессе эксплуатации транспорта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Теоретическая часть

1.        Общая информация о бензине

Бензины предназначены для применения в поршневых двигателях внутреннего сгорания с принудительным воспламенением (от искры).

В зависимости от назначения их разделяют на автомобильные и авиационные.

Несмотря на различия в условиях применения автомобильные и авиационные бензины характеризуются в основном общими показателями качества, определяющими их физико-химические и эксплуатационные свойства. Современные автомобильные и авиационные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации: иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах; иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, без детонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя; не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия и др.

В последние годы экологические свойства топлива выдвигаются на первый план.

2.Свойства бензинов

Современные автомобильные и авиационные бензины должны удовлетворять ряду требований, обеспечивающих экономичную и надежную работу двигателя, и требованиям эксплуатации:

¾   иметь хорошую испаряемость, позволяющую получить однородную топливовоздушную смесь оптимального состава при любых температурах;

¾   иметь групповой углеводородный состав, обеспечивающий устойчивый, бездетонационный процесс сгорания на всех режимах работы двигателя;

¾   не изменять своего состава и свойств при длительном хранении и не оказывать вредного влияния на детали топливной системы, резервуары, резинотехнические изделия;

¾   иметь хорошие антидетонационные характеристики и др.

¾   в последние годы экологические свойства топлива выдвигаются на первый план.

3.Химический и углеродный состав бензина

Химический состав бензинов характеризуют групповым углеводородным составом, т. е. содержанием в них ароматических, олефиновых, нафтеновых и парафиновых углеводородов. Кроме углеводородов в бензине в незначительном количестве содержатся гетероатомные углеводородные соединения, которые включают серу, кислород и азот. Они попадают в бензин из перерабатываемой нефти, а кислородные соединения образуются в процессе окисления углеводородов при хранении бензина. Компоненты бензина не содержат металлоорганических соединений нефти, которые концентрируются, как правило, в высококипящих фракциях.

С целью улучшения физико-химических и эксплуатационных свойств автобензинов в их состав в ограниченных количествах вовлекают кислородсодержащие компоненты (простые эфиры и спирты), а также специальные антидетонационные присадки, в том числе и металлсодержащие.

 Для ограничения содержания антидетонационных присадок в спецификациях на бензины предусмотрены максимально допустимые концентрации свинца, марганца, железа.

А. Содержание серы.

Увеличение содержания сернистых соединений в бензине приводит к повышению нагарообразования и износа деталей двигателя, старению моторного масла, а также оказывает существенное влияние на загрязнение окружающей среды как непосредственно — выбросы оксидов серы, твердых частиц, так и косвенно — снижение эффективности работы каталитического нейтрализатора отработавших газов.

Б. Содержание ароматических углеводородов и в первую очередь бензола.

Повышение содержания ароматических углеводородов в бензине, как правило, ведет к соответствующему увеличению их в выбросах несгоревших углеводородов. Существенно менее отчетливо выражена эта связь с концентрацией канцерогенных полиароматических углеводородов: при увеличении ароматических углеводородов за счет использования толуола в бензине не отмечается увеличения выбросов бенз (альфа) пирена с отработавшими газами двигателя.

Одним из однозначно установленных последствий повышения содержания ароматических углеводородов в бензине является увеличение выбросов в окружающую среду бензола. Проведенными исследованиями установлено, что существует линейная зависимость между содержанием бензола в бензине и его концентрацией во всех видах выбросов несгоревших углеводородов: отработавших газах, испарениях из топливной системы; при заправке автомобиля топливом. Для автомобилей, не оборудованных каталитическим нейтрализатором, основным источником выбросов бензола в атмосферу являются отработавшие газы (около 70%), меньшую роль играет поступление с испарениями (21%), в еще меньшей степени влияют потери при заправке (10%).

4.Ассортимент и маркировка бензинов

Нефтеперерабатывающей промышленностью выпускается несколько марок бензинов, каждая из которых предназначена для определенных моделей автомобилей и соответствующих условий эксплуатации.

Каждая марка бензина имеет свое условное обозначение, которое включает одну или две буквы и цифру: буква ''А'' говорит о том, что бензин автомобильный; ''И'' – октановое число для данной марки бензина определено исследовательским методом (если ''И'' нет, то – моторный метод определения), а цифра указывает октановое число.

Основные марки автомобильных бензинов вырабатываются в соответствии с действующим ГОСТ 2084–77, а именно: А–76, АИ–91, АИ–93, АИ–95 и дополнениями в виде технических условий (ТУ), которые предусматривают выпуск бензинов: АИ–80, АИ–92, АИ–96 и АИ–98. Допускается выпуск бензинов А–76, АИ–80, АИ–91, АИ–92 и АИ–96 с использованием этиловой жидкости [1,2].

В зависимости от испаряемости бензины могут быть: летними, зимними и всесезонными. Бензины А–76, АИ–91, АИ–93, АИ–95 изготавливают летних и зимних видов. Все оставшиеся являются всесезонными.

В обозначении бензинов с улучшенными экологическими свойствами и присадками содержится аббревиатура ЭКп (например, АИ–95 ЭКп).

В целях повышения конкурентоспособности бензинов и доведения их качества до европейских стандартов введен ГОСТ Р 51105–97, который предусматривает выпуск бензинов «Нормаль–80», «Регулятор–91», «Регулятор–92», «Премиум–95», «Супер–98». Бензин «Нормаль–80» предназначен для использования наряду с бензином А–76. Неэтилированный бензин «Регулятор–91» можно применять вместо этилированного бензина АИ–93. Бензины «Премиум–95» и «Супер–98» отвечают европейским стандартам и предназначены для современных импортных автомобилей [1,2].

Настоящий стандарт для указанных выше марок бензина разработан с учетом рекомендаций европейского стандарта ЕN 228.

5.Способы повышения качества бензинов

Для повышения детонационной стойкости, во-первых,  в состав бензинов включают более стойкие углеводороды, которые не образуют перекисные соединения, и во-вторых, вводят в состав бензина антидетонаторы, препятствующие образованию перекиси

Среди антидетонационных присадок наиболее распространенной является тетраэтилсвинец (ТЭС) – РЬ(С₂Н₅)₄ (в связи с ужесточением норм по выбросам отработавших газов осуществляется отказ от данных присадок). Это бесцветная жидкость, тяжелее воды (плотностью 1,65), отличающаяся высокой токсичностью. ТЭС в воде не растворяется, но хорошо растворяется в бензине и других органических растворителях.

Использование ТЭС в чистом виде невозможно, так как основной продукт его сгорания – окись свинца – отлагается в значительных количествах в двигателе. Поэтому к ТЭС добавляются вещества, образующие при сгорании соединения со свинцом и его окислами, которые не конденсируются и вместе с отработавшими газами выносятся из двигателя [3,4]. Такие вещества получили название выносителей, а смесь ТЭС с выносителем и некоторыми другими добавками – этиловой жидкостью. Бензины с добавками этиловой жидкости называются этилированными, а ее добавление повышает октановое число на 8…12 единиц.

Основным недостатком этилированных бензинов является их токсичность. Ядовитость этилированных бензинов во много раз меньше, чем  этиловой жидкости, тем не менее для их безопасного применения требуется соблюдение ряда мер предосторожности. С этой целью этилированные бензины различных марок окрашиваются в различные цвета.  В связи с этим с 1 июля  2008 года согласно законопроекту, принятому Госдумой РФ, в России запрещаются производство и оборот этилированного бензина. В качестве альтернативы алкилсвинцовым антидетонаторам для повышения детонационной стойкости автомобильных бензинов в России допущены и используются при производстве бензинов органические соединения марганца, железа, ароматические амины. Широкое распространение в России и за рубежом при производстве высокооктановых бензинов получил метил-трет-бутиловый эфир (МТБЭ). МТБЭ имеет октановые числа смешения: 115-135 по исследовательскому методу и 98-110 по моторному.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическая часть

Для исследования осуществлялся отбор проб топлива (марка Аи-92 и ДТ) из заправок (АЗС) города Пыть-Ях, т.к. топливо данных марок является самым выбираемым автомобилистами города.

Образцы:

1-АИ – 92 Роснефть

 2- АИ-92 Газпром

 3-Дизель ДТ «Роснефть»

1.      Определение физико-химических показателей нефтепродуктов

1.1. Цвет, запах, прозрачность топлива

Для определения прозрачности налили исследуемые образцы в стеклянную колбу, так чтобы высота составляла 10 см. Под колбу подложили белый лист бумаги и дали отстоятся 25 мин. Топливо хорошего качества должно быть совершенно прозрачным и не содержать взвешенных и осевших на дно частиц посторонних примесей, в том числе воды.

№ Образца       Физ. свойства	1	2	3
Агрегатное состояние	жидкое	жидкое	жидкое
Цвет	желтоватый	практически прозрачный	желтый
Запах	сравнительно мягкий запах	сравнительно мягкий запах	сравнительно мягкий запах
Прозрачность	прозрачный	прозрачный	прозрачный

 

Вывод: наши образцы не содержат взвешенных и осевших на дно цилиндра, посторонних примесей;

1.2. Испаряемость топлива и наличие механических примесей

Для оценки испаряемости топлива и наличия механических примесей на фильтровальную бумагу нанесли стеклянной палочкой по 2 капли исследуемых образцов, дали испариться и осмотрели пятна испарения. Если бумага осталась такой же белой, как и была, то бензин хорошего качества, если же нет, то в нем присутствуют примеси, например, керосин, который оставляет жирное пятно.

№ образца	Время полного испарения, мин	Наличие пятна	Заключение
1	2 мин	отсутствует	Норма
2	4 мин	отсутствует	Норма
3	15 мин	отсутствует	Норма

 

Вывод: время испарения несколько превышает норму, но, тем не менее, остатка после испарения мы не обнаружили ни в одной марке бензина.

1.3. Определение и расчет плотности

Плотность нефтепродуктов зависит от их химического состава. С повышением плотности топлив увеличивается дальность действия самолетов, наземных машин, кораблей.

Для определения плотности взвесили пустые пробирки с пробками и измерили объемы налитых в них жидкостей. Взвесили сосуды, содержащие исследуемые продукты. Рассчитали массы каждого образца в граммах, используя массы пробирок и суммарные значения масс.

Масса образца = общая масса – средняя масса пробирки.

Используя величины объемов и вычисленные массы жидкости, рассчитали плотности каждого образца в граммах на миллилитр.

Плотность образца = масса образца: средний объем.

Измерение плотности образцов.

Образец	Масса закрытой пробирки	Масса пробирки с жидкостью	Масса жидкости, г	Объем жидкости, мл	Плотность, г/мл
Автобензин АИ-92- «Роснефть»	376,8	484,4	107,6	30	3,58
Автобензин АИ-92- «Газпром»	381,7	488,2	106,5	30	3,55
Дизельное топливо ДТ  «Роснефть»	383,7	505,5	121,8	30	4,06

 

Вывод: плотность исследуемых образцов не превышает норму ГОСТ [1,2]

1.4. Определение содержания воды

Для определения содержание воды в топливе мы использовали прозрачный сосуд и перманганат калия (марганцовокислый калий)[6].

Налили 5 мл исследуемых образцов в конические колбы, рассмотрели на свету – жидкость должна иметь бледно-желтый цвет. Добавили немного перманганата калия, изучили на свету произошедшие изменения. Если цвет поменялся, стал розоватым или фиолетовым, то это свидетельствует о том, что топливе присутствуют примеси воды.

Вывод: проведенный нами анализ показал, что в исследуемых образцах вода отсутствует, а значит, является хорошим по качеству.

1.5. Определение содержания смолы

Содержание смол в бензине мы определили по методике приеденной литературе [5]. Поместили 1мл. образца на сферическое часовое стекло и подожгли.

Если на стекле останутся следы в виде беловатых концентрических колец, то бензин без смол или их очень мало, если же кольца будут желтые и коричневые, то смол там достаточно, чтобы портить ваш двигатель.

Допустимое содержание смол в бензине от 7 до 15 мг на 100 мл для разных марок бензина. Если содержание смол превышает норму, скажем, в два раза, то ресурс двигателя снижается на 20%.

 

Вывод: проведенный нами анализ показал, что в исследуемых образцах №2 и №3 смола присутствует, но не превышает норму, а в образце №1 (АИ – 92 «Роснефть») норму значительно превышает, а значит, использование данного бензина в автомобилях может привести к засорению двигателя и нарушению эксплуатации автомобиля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выводы и рекомендации.

Нами было проанализировано качество топлива  с двух автозаправок (АЗС) города Пыть-Ях, которые пользуются у горожан наиболее большим спросом.

На основании проведенных нами исследований можно сделать вывод о том, что топлива очень плохого качества на АЗС известных компаний «Роснефть» и «Газпром» нет.  Все исследованные нами  показатели качества топлива соответствуют норме, кроме бензина АИ-92 «Роснефть», в нем содержание смолы несколько превышает установленные нормы.  

Как заправляться качественным бензином (некоторые рекомендации автолюбителям).

Все мы прекрасно знаем, что заливка некачественного топлива в бак часто приводит к различным неприятностям. В лучшем случае появятся проблемы с запуском двигателя, и появится детонация, в худшем - из строя выйдет топливная аппаратура либо поломается сам двигатель.

Итак, вам нужно заправить авто перед дальней поездкой. Конечно, по своему опыту вы знаете, где всегда можно купить качественный бензин. Старайтесь нагрузить не только бак, но захватить с собой пару полных канистр.

И все же даже это солидный объем бензина рано или поздно закончится, и вам волей-неволей придется заправляться в незнакомом месте. Не спешите «кидаться» в ближайшую АЗС, пусть она шикарно выглядит, призывно мигая огоньками иллюминации. Лучше остановить свой выбор на заправке пусть не с самым дешевым топливом, но к которой стоит порядочная очередь авто с местными номерами. Наверняка этот продаваемый бензин «проверен» местными водителями. Другой вариант - заправка на АЗС известных брендов.

Дабы избежать попадания в бак некачественного бензина, придерживайтесь следующего правила: в дальней дороге не заправляйтесь на АЗС, стоимость бензина на которых более чем на 30% меньше средней цены по региону. Слишком низкая цена свидетельствует о подозрительном происхождении продаваемого топлива. Многие автолюбители мечтают о возможности провести проверку бензина экспресс-методами. Возможно ли это? Изготовители нефтепродуктов утверждают, что в силу сложного химического состава бензина его основные показатели можно определить лишь при помощи спецоборудования. Очевидно, что наличие всевозможных присадок, добавляемых в низкосортный бензин с целью повышения октанового числа - типа тетраэтилсвинца, нафталина, ацетона и т. п., «на глазок» определить невозможно.

На сегодняшний день автомобилистам доступны бытовые бензиномеры (или нефтеденсиметры). Работают они по принципу измерения плотности проверяемого топлива. Но этот метод дает весьма приблизительные результаты, поскольку плотность не обязательно свидетельствует о величине реального октанового числа. Данный прибор позволяет лишь отличить бензин от солярки. Впрочем, есть и другие способы. Например, проверяя, как двигатель реагирует на залитый бензин - в основном по его тяге и отсутствию детонации. На той заправке, где результаты наиболее предпочтительны, и следует покупать бензин. Можно также взять пробы бензинов с нескольких заправок и сдать их затем на анализ в районную инспекцию контроля качества нефтепродуктов. Но это для самых дотошных.

Еще одна рекомендация. При заливе бензин из заправочного пистолета, обратите внимание на цвет топлива: зачастую топливо содержит либо количество красителя, которое придает ему едва заметный желтоватый или зеленовато-голубоватый оттенок. Суррогатный же бензин распознают по ядовитому окрасу. Непривычный цвет топлива (как правило, красновато-оранжевый) свидетельствует об этилированности бензина. «Чистоту» бензина можно также проверить, капнув немного на руку – «чистый» сушит кожу, с примесью солярки - жирный на ощупь.

Также определить некачественный бензин, можно, предварительно набрав горючее в канистру, а в гараже (либо дома) заняться основной проверкой. Наберите бензин в стеклянную банку и дайте ему минут пять отстояться. Если в топливе имеется грязь, она обязательно осядет на дно и будет заметна. Содержание влаги в бензине можно выявить, если добавить в него немного марганцовки. При наличии воды топливо примет розовый цвет.

Ну и последнее: опытные водители утверждают, что низкое качество топлива можно определить по запаху: часто оно имеет резкий неприятный запах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1.      ГОСТ Р51105-97 Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин. Технические условия -М.,1998.

2.       ГОСТ Р 51313-99 Бензины автомобильные. Общие технические требования - М.,1999.

3.      Бескаравайный М.И. Устройство Автомобиля / Видное: Эксмо, 200 – 64 с.

4.      Гейко Ю.Н.  АвтоМир / Гейко Ю.Н // Всё об авто для начинающих и профи – 2005 - №8

5.      Джерихов В. Б  Автомобильные эксплуатационные материалы. Лабораторный практикум/ В. Б. Джерихов,  О. М. Суворов,  А. В. Соловьёв - Санкт-Петербург: Издательский комплекс СПбГАСУ, 2007- 73 с.

6.      Луканцев А.Р. Как самостоятельно проверить качество бензина. (http://www.azlk-team.ru/)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru