Полнота испарения топлива влияет на топливную экономичность и устойчивость работы двигателя. Испаряемость бензина зависит от фракционного состава. В стандартах качество топлива нормируется по пяти точкам: температуре начала и конца кипения, выкипания 10, 50, 90% бензина. С увеличением в бензине содержания легких углеводородов облегчается запуск двигателя.

Для легкого запуска двигателя температура выкипания 10% бензина не должна превышать 79 °С. Однако температура начала кипения не должна быть ниже 35 °С, так как в теплое время года легкое топливо испаряется в то-пливоподающей системе, что приводит к образованию газовых пробок, снижению эффективности работы и перегреву двигателя.

Испаряемость топлива оценивается давлением насыщенных паров на стенки сосуда, в котором оно находится. Для летних топлив давление насыщенных паров допускается до 66,5 кПа, а для зимних — до 93,1 кПа.

Мягкая работа двигателя зависит от скорости горения топлива. Нормальное горение характеризуется скоростью распространения пламени в пределах 30-50 м/с. При неблагоприятных условиях протекания процесса горения скорость распространения пламени возрастает до 2000-2500 м/с. Это явление сопровождается характерным металлическим стуком и называется детонацией. Интенсивная детонация приводит к разрушению поршней и отказу двигателя. Различают три группы факторов, влияющих на детонацию: конструктивные, эксплуатационные и связанные с химическим составом топлива. Экспериментальные исследования показывают, что детонация усиливается с повышением степени сжатия и увеличением диаметра цилиндра двигателя. К эксплуатационным факторам относятся: нагрузка, частота вращения, температура охлаждающей жидкости и угол опережения зажигания.

Увеличение нагрузки, угла опережения зажигания, слоя нагара в камере сгорания, температуры охлаждающей жидкости и снижение частоты вращения приводят к усилению детонации.

Показателем, характеризующим топливо, является его детонационная стойкость, которая оценивается октановым числом (04). Оно определяется по формуле
04 = 125,4 – 413/6+ 0.183.D,
где е — степень сжатия; D — диаметр цилиндра.

Повысить 04 топлива можно тремя способами:
1) применением современных технологий, например каталитического крекинга;
2) добавлением в базовые бензины высокооктановых компонентов (изооктана и др.);
3) добавлением антидетонаторов. Самым эффективным антидетонатором является тетра-этилсвинец; добавление 10,5 г тетраэтилсвинца на 1 кг топлива повышает 04 до 10 единиц, однако увеличение происходит нелинейно и добавление более 1 г/кг нерационально.

По антидетонационным свойствам тетраэтилсвинец не имеет себе равных, однако обладает высокой токсичностью и в чистом виде не применяется, поскольку при сгорании его образуются нелетучие соединения свинца. Поэтому в качестве антидетонатора используется этиловая жидкость, состоящая из тетраэтилсвинца (53-58%) и выносителей свинца (хлористых и бромистых соединений).

Имеется органическая присадка циклопентадиенилтрикарбонил марганца, которая по антидетонационным свойствам не уступает тетраэтилсвинцу, а по токсичности соответствует неэтилированному бензину.

Неустойчивая работа двигателя наблюдается и при неуправляемом процессе горения, когда горючая смесь воспламеняется не от искрового разряда, а от перегретых частиц нагара. Неуправляемое горение сопровождается глухими ударами, вибрацией, дымным выхлопом и работой на холостом ходу при выключенном зажигании.

Коррозионная активность топлива зависит от наличия в нем серы, кислот и щелочей. Кислоты и щелочи вследствие их сильного коррозионного воздействия на металлы должны в топливах отсутствовать. Содержание серы жестко нормируется и не должно превышать 0,1%, а для бензинов высшего сорта — 0,01%. Все соединения серы при сгорании образуют оксиды SO2 и SO3, которые при взаимодействии с водой переходят в серную или сернистую кислоту, обладающую сильным коррозионным воздействием на металлы.

Химическая стабильность топлива зависит от содержания в нем смол и нестабильных углеводородов. Ее оценивают индукционным периодом — временем (в минутах), в течение которого топливо при температуре 100 °С и давлении 0,7 МПане вступает с кислородом в реакцию окисления. Для автомобильных бензинов индукционный период должен быть не ниже 600-900 мин, а для бензинов высшего сорта — не менее 1200 мин.

Наличие в топливе смол, серы и тяжелых фракций углеводородов способствует образованию отложений нагара и лака, которые увеличивают расход топлива и снижают надежность работы двигателя.

Маркировка бензинов зависит от октанового числа и метода его определения. В настоящее время применяют моторный и исследовательский методы. При моторном методе определения октанового числа бензины обозначают буквой А и цифрой, указывающей октановое число (например, А-72 или А-76), а при исследовательском методе — буквами АИ (например, АИ-93 или АИ-98). Отметим, что при исследовательском методе октановое число на 5-8 единиц выше.

Для повышения качества топлив ужесточена норма на содержание вредных составляющих. Так, в бензинах допускается до 0,05% серы и введена норма на содержание бензола — не более 5%. Реализуются также программы, направленные на решение экологических проблем. ГОСТ Р51105-97 «Бензин для автомобильного транспорта» предусматривают доведение требований к бензинам до уровня европейских норм. В соответствии с ГОСТ Р51105-97 вырабатываются только неэтилированные бензины. В зависимости от октанового числа по исследовательскому методу установлено четыре марки бензинов: «Нормаль-80», «Регуляр-91», «Премиум-95», «Супер-98». Две последние марки по тексту полностью отвечают европейским требованиям, конкурентоспособны на нефтяном рынке и предназначены в основном для зарубежных машин.

Для регионов с высокой плотностью автомобильного транспорта выпускаются бензины с улучшенными экологическими показателями. Технические условия на эти бензины устанавливают более жесткие нормы по содержанию бензола, предусмотрено нормирование ароматических углеродов и увеличение моющих присадок. В маркировку этих бензинов после октанового числа добавляют буквы ЭК. Например, АИ-92ЭК, АН-98ЭК.

Первый газовый двигатель построен в 1860 г. В настоящее время для карбюраторных двигателей широко используются метан и пропан-бутановая смесь. Газ как моторное топливо по многим параметрам превосходит бензины. Он сгорает полнее, и концентрация оксида углерода в выхлопе в несколько раз меньше. Кроме того, в природном газе, как правило, нет серы, поэтому в выхлопах газового двигателя нет вредного для окружающей среды и цилин-дропоршневой группы сернистого газа. Для газового топлива характерна более высокая антидетонационная стойкость, так как среднее октановое число природного газа недостижимо для лучших марок бензина и составляет 105 единиц (у лучшего бензина «Экстра»— 95). Учитывая высокооктановые характеристики природного газа, степень сжатия можно повысить на 25%. По сравнению с бензином газ горит при меньших концентрациях, что позволяет изменением состава смеси регулировать мощность двигателя, т.е. газ как топливо значительно «послушнее» бензина. Он в 3 раза дешевле бензина.

Многочисленные испытания показали, что двигатель на газе имеет средний ресурс на 40% выше. Это объясняется тем, что при сгорании газа образуется меньше твердых частиц, вызывающих повышенный износ цилиндропорш-невой группы, масляная пленка не смывается бензином и газ практически не вызывает коррозии металла. Продолжительность работы моторного масла выше в 2-2,5 раза.

Несмотря на многочисленные достоинства природного газа, перевод на него двигателей затруднен из-за значительно более низкой плотности газа (в 1000 раз) по сравнению с бензином, т.е. если заправлять автомобиль газом при атмосферном давлении, то вместимость бака должна быть в 1000 раз больше. Чтобы не возить огромный прицеп с топливом, необходимо увеличить плотность газа путем охлаждения его до -162 °С, превратив в жидкость, или сжать до 20-25 МПа и хранить в специальных баллонах. Затраты на сжатие газа в 3 раза меньше, поэтому данный способ применяется более широко. Следует также учитывать, что наработка на одной заправке снижается на 45%.

Пропан-бутановая смесь находится в жидком состоянии при давлении всего 1,6 МПа. Процесс заправки машин пропан-бутановой смесью не сложен и аналогичен заправке бензином. Однако пропан-бутана получают в 25 раз меньше, чем природного газа, и применение его ограничено.

Пусковые качества двигателя, работающего на газе, при температуре ниже -5 °С значительно ухудшаются.