Вход

Харесайте страницата ни във Facebook

Станете част от голямата фамилия на auto motor und sport

Бъдете информирани за любимите ви марки, интересни предложения, игри, томболи, както и много новини от необятния свят на автомобилите.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

0 продукта | 0 лв.

Абонамент

Благодаря, че избрахте да се абонирате за auto motor und sport. Изберете вида абонамент и въведете нужните данни, а ние ще се погрижим списанията да достигнат до Вас максимално бързо.

Избери годишен абонамент и вземи 20% отстъпка.

auto motor und sport Bulgaria logo

Съвременни технологии: Бензинът ЧАСТ 2

29.12.2006 17:21
Туит

Едва ли някой, който налива бензин в резервоара си се замисля дълбоко над смисъла на надписа “Безоловен” върху колонката. На пръв поглед звучи така, сякаш оловото е съществувало в бензина по начало и някой просто се е погрижил за неговото отстраняване. Звучи така, но е далеч от истината...ЧАСТ ВТОРА

ЧАСТ ВТОРА

Произведеният в рафинериите бензин не съдържа и никога не е съдържал олово или негови съединения. Бензините с ПРИБАВЕНИ отровни оловни съединия бяха спрени от продажба в България едва преди няколко години, но в САЩ забравиха за това зло още в края на 70-те години на XX век. Медицинските изследвания, проведени след тази стъпка установяват, че още през първите години след произнесената смъртна присъда над оловните бензини съдържанието на такива съединения в кръвта на жителите на САЩ е намаляло със 75 %. Тази стойност би била  още по-внушителна, ако към такива действия бе пристъпило и Мексико, което в продължение на години продължава да “изнася” оловни изпарения съвсем безплатно за САЩ, а Мексико сити се превръща в ужасен инкубатор на отрови – атмосферата на мегаполиса не се различава съществено от въздуха, който са дишали обгазените с иприт войници на Западния фронт по време на Първата Световна война.

Оловните бензини продължават и до днес да се продават в много страни от Третия свят (като едномилиардната Индия например) и да поддържат жив бизнеса с отрова. Оловото е отрова - силен невротоксин, описан още преди 3000 години. Парите му нямат цвят и миризма и могат да бъдат установени само с химически анализ. В същото това време през XX век само в Съедините Щати изгорените оловни бензини са отделили в атмосферата 7 милиона тона олово, а съвременният човек има в кръвта си 500 пъти по-голямо количество от този метал от предците си.

Както казахме в първата част, търсенето на лек за детониращите бензини започва в САЩ малко преди началото на 20-те години по поръчка на Чарлз Кетеринг – инженерът, изобретил електрическия стартер, който от своя страна се превръща в крайгълен камък в историята на автомобилните технологии. Именно това изобретение превръща  Кетеринг в богаташ, а неговата фирма Dayton Engineering Laboratories Company, позната днес под известното нарицателно Delco, получава голяма поръчка от новооснованото обединние GM, желаещо да оборудва луксозните си автомобили Cadillac с новия електрически стартер. Благодарение на нововъведението водачите вече нямат нужда от манивели за да стартират, но по стечение на остоятелствата двигателите именно на тези модели на Cadillac страдат от особен ярко изразена склонност към детонации. Кетеринг (който вече е продал  фирмата си на General Motors, но е останал неин шеф) е абсолютно убеден, че причината за това не в неговите стартери и за да докаже това, поръчва на Томас Миджли да търси химически лек против детонациите. По това време химиците вече са изобретили метода за получаване на бензин от по-тежки фракции при високо налягане и температури наречен “термокрекинг”, но и тези "модерни" бензини притежават неприятното свойство да се взривяват спонтанно.

Така Томас Миджли започва своите тестове в лабораторията на General Motors, като изследванията му са почти напълно емпирични. По това време Миджли смята, че детонациите се дължат на самозапалване на горивото в резултат от прегряването на отделни повърхности в камерите и цилиндрите на двигателя и проблемът може да се отстрани като се открие средство, което да “абсорбира” въпросната излишна топлина. Според легендата, в процеса на търсенията си той си спомня за едно червено цвете от детството си, което успява да израсне още през зимата, промушвайки се през снега. Той  решава, че то се появява толкова рано, защото абсорбира повече топлина заради червения си цвят (!?) и в този ред на мисли решава да добави няколко капки йод към изпитваното гориво, привлечен от червения цвят на шишенцето с йодна тинктура.

Ефектът е поразителен - детонациите намаляват драстично! Йодът наистина е добър антидетонатор, но за съжаление е скъп и агресивен към частите на двигателя. Независимо от това, постижението на Миджли е като печалба от лотарията, защото обяснението, което той си дава е плод на чиста фантазия, нямаща нищо общо с реалността и науката. При по–нататъшните изследвания американските химици се сблъскват със същите изводи, до които са достигнали малко по-рано и тези на Shell - те разбират, че от всички известни вещества най-подходящите “лековити билки” срещу детонациите са вече известните алкохоли и бензола. Алкохолите обаче могат да се използуват като автомобилни горива, но не са пригодни за употреба при самолетите. В лабораториите на Кетеринг създават множество нови комбинации, патентовани като горива за спортни автомобили, но заветното откриване на "магическата субстанция" си остава непостижима цел. В началота на 20-те години Кетеринг и Рикардо, обменящи непрекъснато своите резултати,   вече смятат, че едва ли ще се намери нещо по-добро от алкохолите. Те дори започват да търсят нови методи за  производство им и начин да убедят правителството на САЩ да премахне данъка, който им налага като спиртни напитки при условие, че се използуват за горива.

Кетеринг обаче не прекратява опитите на  Миджли, а последният разделя известните  химическите вещества на отделни групи и продължава да експериментира. След множество неуспехи и почти отчаян той решава да опита и с една група съединения, позната като "органометали" - съединения на органични вещества с метали.

Когато на 9 декември 1921 г. той добавя едно от тези вещества (тетраетилолово) към лабораторния мотор, детонациите рязко и значително намаляват до състояние, в което от тях почти не остава следа. Миджли си дава сметка, че е открил панацея за сложния проблем. Само един грам е достатъчен да се прибави към литър бензин, за да се постигнат чудеса... Тетраетилоловото е синтезирано за първи път от германски химик през 1854 г., но до този момент не е използвано по никакъв начин заради “опасността от смърт която крие” – колко зловеща ирония от днешна гледна точка... Осъзнатата опасност обаче не пречи на GM веднага да поръча на Standard Oil и Du Pont да разработят методи за промишлено производство на новото вещество. Първоначалният оптимизъм обаче бързо е помрачен от възникналите значителни проблеми. Тетраетилоловните изпарения наистина се оказват много опасни и първите несъвършени методи за производство през 20-те години са съпроводени от отравянето на не един от работниците в заводите.  Множеството публикувани от здравни организации в Америка изследвания след откриването на този антидетонатор доказват, че както изпаренията при производстводството на течността, така и газовете, отделени от автомобилите са изключително канцерогенни и вредни за хората. Но ТЕО и неговата “разновидност” ТМО (тетраметилолово) вече са се превърнали в част от големия бизнес по това време, а усещането за голяма печалба замъглява риска в главите на компаниите, които пряко или косвено са свързани с производството му.

Въпреки факта, че Ford произвежда модели, при които работата на карбураторите от бензин на алкохол може да се превключва ръчно, алкохолът е силно недолюбван от GM, Standard Oil of New Jersey (бъдещият Exxon, известен като ESSO в Европа) и фамилията Du Pont, която по това време има солиден дял акции в GM. Тези компании ясно си дават сметка, че не биха спечелили нищо от създаването на двигатели, работещи с етанол, докато от продукта си ТЕО ще натрупат солидни дивиденти и печалби, включително и от продажби на лицензи. И макар Томас Миджли по време на опитите си да е създал множеството високооктанови смеси, използвайки алкохол и компоненти от термокрегинга, ТЕО става основен приоритет на трите големи компании. ТЕО се явява спасителна панацея и за лабораториите на Кетеринг, които се провалят с няколко нови проекта за модерни двигатели с въздушно охлаждане и са в немилост. Самият Кетеринг обаче не е очарован от мисълта  да се облагодетелства за сметка на други, а мисълта за вредата от ТЕО  не му дава мира. Затова “неговият човек” Миджлей създава процес за получаване на алкохоли от олефини, които са продукт от термокрекинга на суровия нефт. "Това", смята Кетеринг, “би заинтересувалио акционерите в GM, Du Pont и най-вече Exxon, защото би им осигурило начин за печелене на пари." Така “печалбите ще отидат при нефтените компании – в случая Еxxon, а не при фермерите, произвеждащи “естествен” алкохол “ - опитва се бъде убедителен той. Процесът обаче се оказва недостатъчно ефективен, а и печелившата карта за компаниите вече е открита.  Трите компании не искат да се занимават със скъпи алтернативи и през февруари 1923 г. Du Pont започва да снабдява GM с ТЕО. Основният пазарен довод на фирмите е, че благодарение на тази добавка се спестява много гориво, а двигателите стават по-ефективни и това наистина е така. По ирония на съдбата оловните бензини са кръстени “ethyl”  от Миджли и Кетеринг (сякаш за да покажат привързаността им към етиловия алкохол), а когато автомобилната и нефтената компании (съответно GM и Exxon) създават съвместното си предприятие, те го наричат именно “Ethyl”. В защита на продукта си през обществото, шефът на “Ethyl” А.С. Максуел твърди, че благодарение на ТЕО разходът на гориво в скоро време ще се намали трикратно, но и до ден днешен върху съвестта на трите американски фирми (споменатите две и Du Pont) тежи вината за отравянето на хиляди хора и замърсяването на атмосферата с отровните и канцерогенни оловни съединения. Неслучайно по-късно General Motors ще иска да премахне част от тази тежест, съдавайки център по кардиологични заболявания, а преди няколко години започна спонсорирането на така наречения “Ethanol Challenge”.

В началото на века обаче шефовете на автомобилния гигант си затварят очите пред здравословния риск. Бизнесът е голям и перспективен, печалбите са невероятни, а тетраетилоловото буквално дава криле на двигателите. Оловният бензин се превръща в стратегическа суровина и след Втората Световна война ще стане причина шефът на Еxxon  Тийгъл да бъде съден заради факта, че е предоставил патент за производството му на германците. На съвестта на тези фирми трябва да тежат и множеството доказани случаи на подкупи и корупция във властта, целящи да запазят тяхното творение в играта. Поради гореизброените причини те отхвърлят и предложените им от другата страна на океана по-безвредни течности с подобен ефект - по онова време германските химици вече са създали методи за синтезиране и получаване на бензин от въглища (Еxxon получава тези патенти като “бартер” за технологиите за ТЕО), а при едно посещение на Кетеринг в Германия от концерна IG Farben му подаряват бутилка с вещество, което значително намалява детонациите и не е отровно. При анализите се оказва, че това е железен карбонил, но американските гиганти Exxon и Du Pont отново не са заинтригувани, заслепени от купищата пари от ТЕО... По-късно учените използват и други органометални съедниния като ММТ (с манган), който е значително по-безвреден и въпреки че беше забранен в САЩ през 80-те, бе отново реабилитиран.

Днес оловните бензини продължават да се използват в болидите от NASCAR и при много спортни самолети, а в доста държави употребата им все още не е забранена. Колкото и абсурдно да звучи, Венецуелската държавна петролна компания например произвежда безоловни бензини за износ, а прави евтини бензини за местния пазар към които добавя внесено ТЕО... Факт е, че добавянето на ТЕО е значително по-евтин вариант за производство от използването на все още скъпите процеси за създаване на нискодетонационни висококтанови бензини без олово.  

По времето на изобретяването на ТЕО използваните в спортните автомобила горива са доста различни от обикновените и конструкторите им почти не се възползват от новото вещество. Чак до 60-те горивата за автомобилите от Гран При са смеси от различни алкохоли и синтетични продукти от рода на бензола. През 20-те години двигателите от Гран При вече са наследили технологиите от самолетните двигатели от Първата Световна война и ползват компресори за повишаване на мощността. Секретните смеси, които химиците създават за тяхната работа са толкова вредни, че след състезание пилотите се оплакват от респираторни проблеми, болки в очите и главоболие, които трудно отшумяват дори години след прекратяване на състезателната им дейност. Това е проблем дори и днес, а много от пилотите в историята на Гран При остават с разклатено здраве за цял живот с хронични уврежания на очите, дробовете и кръвта, причинени от горивата.

Структурата на състезателните горива не се променя особено в продължение на много години и в основната си част повечето от тях си остават вариации на  създадените от Хари Рикардо течности. Превъзходството на германските болиди през 30-те години се базира и на горивата, представляващи адски смеси от метанол, бензол, ацетон и етер. Легендарният Mercedes W 125 например изгаря средно по 160 литра на 100 км, тъй като доставя част от необходимия за горенето кислород чрез горивото...

В края на 20-те Shell успява да синтезира високооктановия си "изооктан". Това гориво обаче няма възможностите на ТЕО и не е добавка. То е прието като “маркер” за измерване на октановото число (откъдето идва и терминът) със стойност 100, а получаването му е скъп процес. Затова започват да го използват в авиацията и през 30-те изооктанът става основно гориво за американските ВВС.

През 1953 г. за мотора си във Формула 1 Ferrari използват смес от 90% бензин и едва 10% метанол, докато в резервоара на Maserati сипват бензол, вода, метанол и ацетон. През следващата година в Маserati забъркват още по-страшна смес - 50% метанол, 35% бензин, 10% ацетон и 5% бензол, като в горещо време делът на метанола се увеличава за сметка на този на бензина. Меrcedes пък, които през този период са безспорни лидери, получават от Еsso (Exxon) толкова опасна смес, че резерварите, престояли няколко часа с това съдържание се разпадат напълно... През нощта болидът се съхранява с обикновен бензин, а непосредствено преди сътезанието той се източва и вместо него се налива въпросната агресивна отрова, съдържаща 25% метанол, 45% бензол, 3% ацетон, 2% нитробензол и още няколко секретни и поради това неизвестни добавки. Четири години по-късно специалните смеси в Формула 1 са забранени и отборите започват да зареждат болидите си със 130-октаново авиационно гориво. През 1966 г. в регламента е записано задължителното използване на нормално гориво, но междувременно учените са измислили начини за “модулиране” на качествата на бензините "в дълбочина" - още през 1937 г. е изобретен каталитичния крекинг, през 1940 г. алкилирането, а по-късно и каталитичния реформинг. С настъпването на "турбоерата" във Формула 1 в началото на 80-те се използуват дори и синтетични смеси, но скоро ограниченията към горивата започват се спазват особено внимателно и Ferrari са принудени да използват специална система за впръскване на вода в цилиндрите, която намалява термичния стрес и има антидетонационно действие, но в строги и трудно контролирани пропорции.

Не е ясно колко време още бензиностанциите щяха да предлагат само оловни бензини, а химиците да използват екстензивни методи за повишаване на октановото число, ако процесът на премахването на оловото от бензина не бе “катализиран” от някои зловещи неща, случили се в  в Америка и довели до скоропостижната смърт на ТЕО... Още през 1943 г. Лос Анджелис е обгазен от зловещо химическо оръжие. Пушеци и мъгла обвиват сградите, а жителите са принудени да ходят с марли на лицето и да си дадат сметка, че нещо с въздуха в града им не наред. На следващият ден за причинител на бедствието е нарочен и затворен близкият завод за бутадиен. През 1948 г. обаче професорът от Калифорнийския Технологичен Институт Ари Хааген-Смит след продължителни изследвания установява, че причината за образуването на смога е в озона, формиран в атмосферата вследствие на взаимодействието между изгорелите газове на различни източници (най-вече автомобилни) и слънчевите лъчи. През 1952 г. смогът отнема живота на 4000 човека в Лондон, а през 60-те години жителите много американсдки градове (най-вече Лос Анджелис) започват да страдат от сериозни респираторни заболявания.

През цялата 80-годишна дотогава история на автомобила никой не е гледал на него като на замърсител, а до 60-те години чистотата на глобалната атмосфера не е особено зависима от автомобила. Когато той започна да доминира в градските улици и се появяват задръстванията, замърсяването от изгорелите газове обаче започва да се превръща в сериозен проблем. В Лос Анджелис положението се влошава допълнително не само поради огромния брой автомобили, а и от споменатия фотохимичен процес, при който горещите калифорнийски слънчеви лъчи предизвикват реакция между азотните окиси и въглеводородите, формирайки отровна кафява мъгла.

На този ужасен фон е логично първите законови мерки за контролиране и силно намаляване на емисиите да бъдат въведени първо в Щатите. В началото на 60-те години всички автомобили в САЩ вече трябва да имат затворена система за вентилация на картера, а в края на 60-те години се появявят и първите стриктни ограничения на емисиите. Американските шосейни чудовища вече са намалили емисиите си с две трети когато през 1970 г. Конгресът създава "Агенцията за защита на околната следа" (EPA) и гласува "Закон за чистия въздух", изискващ вредните емисии да се намалят с 95 %  през последващия 10 годишен период. Автомобилните фирми са ужасени и приемат това за невъзможно - от инжинерите, които не вярват на ушите си, до самите създатели на закона. По този повод е направено и изказването на един от шефовете на Fоrd, който изумен коментира драконовите законодателни мерки с прославутото "Та те искат от нас да изкараме от ауспусите по-чист въздух, отколкото този, който влиза в двигателя!"

Невъзможното обаче се превръща  в реалност...

Начинът, по който се случва това, коства на автомобилните фирми къртовски труд, прилагането на огромен интелектуален потенциал и изразходването на стотици милиарди долари. Започват фундаментални изследвания върху процесите в двигателите. Някои производители започват да впръскват въздух в изгорелите газове, за да подпомогнат доизгарянето им. Honda въвежда първата система за рециркулация на изгорелите газове, а в началото на 70-те създава  първите системи на многоклапанни газоразпределителни механизми.

След САЩ Япония и Швеция също въвеждат свои закони за ограничаване на емисиите в изгорелите газове, а скоро ги последват останалите западноевропейски държави и Австралия. Двигателите започват да стават все по-комплексни и следователно все по-скъпи творения, а форсмажорната ситуация форсира разработвонето на по-сложни системи за впръскване на горивото и управление на горивните процеси.

Скоро обаче става ясно, че нито най-добрите системи за впръскавене по онова време, нито оптимизираните горивни процеси не са в състояние да се справят с наложената със закони задача и учените решават проблема кардинално. В изпускателния тракт са поставени катализаторите - специални устройства, катализиращи процесите на доокисляване на въглеводородите и редукцията на азотните окиси посредством подобни на пчелни пити елементи с голяма контактна площ и покритие от благородните метали платина и родий. Въпросът изглежда решен, когато се оказва, че оловните съединенения в горивата се отлагат трайно върху активните повърхности на катализатора и той престава да действа... С това смъртта на оловните бензини е предизвестена, а от този момент нататък химиците бързо ще трябва да се адаптират, за да постигнат същия антидетонационен ефект с други средства...

 

Коментари
comments powered by Disqus