Написать этот пост меня подтолкнул случай с моим знакомым, который «попал» на серьезный ремонт своей старенькой Газели после заправки автомобиля сомнительным бензином. Сам факт поломки двигателя плохим топливом был подтвержден в автосервисе и, конечно, можно было бы начать рутинные разборки с автозаправкой, но в большинстве случаев это не приводит к результату. Что же делать? Попытаемся проанализировать проблему с физической и технической точки зрения.
Анализ проблемы
Бензин, как известно, достаточно сложное вещество и не имеет какой-то единой химической формулы. Это смесь легких углеводородов с различными добавками, которые определяют качество и характеристики бензина. На качество топлива в процессе производства влияют примерно 2 миллиона факторов, начиная от качества оборудования, исходного сырья, заканчивая квалификацией персонала на производстве, которые подчас интуитивно управляют процессом, как пекари и повора) Очень точное сравнение. Одни варят суп, другие варят бензин. Именно варят. Ведь это химическое производство и технолог там самая важная персона. Но даже если на НПЗ, которых в России, кстати, немного (порядка 30 крупных против более 200 в США) производят приемлемый по качеству продукт, это еще не гарантия того, что он попадет с этим качеством к вам в бак. Проблемы с ухудшением качества начинаются в процессе перевозки, перекачки и доставки на конечную заправку. Бензин достаточно хлопотное вещество, требующее пристального контроля. Перепады температуры, атмосферного давления, грязные цистерны, водный конденсат и даже микробиология (!) ухудшают бензин, превращая его в настоящую головную боль для водителя. Также на качество бензина влияет наличие примесей. Поэтому в процессе производства его необходимо очищать. Это очень затратный и долгий процесс. Однако требование к качеству топлива возрастает и производители вынуждены это делать. В зависимости от степени очистки и качества присадок, автомобильное топливо делят по экологическому уровню, в соответствии с европейской классификацией: Евро-2 (серы не более 0,005%), Евро-3 (серы до 0,0015%), Евро-4 (серы до 0,0005%) и Евро-5 (серы до 0,0001%). Конечно, помимо серы в бензине имеются и другие примеси, а именно свинец, мышьяк, фосфор, алкилнитраты, нафталин и многое другое.
То бензин, а то дети...
В отличие от героя известного фильма «Джентльмены удачи », который бензин ослиной мочой разбавлял, сейчас существует множество других изящных химических способов улучшить разбодяжить топливо. Что только не добавляют в бензин, переводя его из одной марки, в другую. Начиная от сложных и дорогих химических веществ, заканчивая простым ацетоном, переводящий на несколько часов бензин из АИ-92 в 95-й. Как раз на время, чтобы водитель подальше отъехал от заправки. В одной томской смешной газете вакансий я увидел объявление такого содержания
На автозаправку требуется заведующий с высшим химическим образованием. Опыт работы обязателен.
Что делать специалисту на заправке с высшим химическим образованием? Не понимаю.
Экспресс контроль топлива
Конечно, для анализа топлива существуют различные приборы. Они, как правило, либо очень дороги, либо представляют собой целую лабораторию. На рынке также можно встретить различные экспресс-тесты в виде полосок, таблеток и т.п. Даже существует «дедовский» способ — добавить марганцовки, чтобы определять наличие конденсата в бензине. Вот такие калчаковские подходы. Безусловно, качественно проверить топливо можно только в лабораторных условиях, но исключить явную фальсификацию бензина можно, к примеру, спектрофотометрическими методами.
Спектрофотометрия и не только
Поход к друзьям химикам не только освежил воспоминания былой юности (ведь выпить хорошей водки можно только в приличной химической лаборатории), но дал пищу для размышлений. Оказалось, что существует громодье методик определения спектрофотометрическими методами примесей в бензине, начиная от фосфора и свинца, заканчивая водным конденсатом. Выяснилось, также, что многие производители добавляют фирменные добавки, которые делают бензин ярких цветов, тем самым стараясь оградить себя от подделок. Не маловажным было то, что многие методики очень хорошо работают ближе к ультрафиолетовому диапазону, однако анализ можно проводить в видимом и ИК диапазонах, но это хуже. Также было полезно узнать, что качественный бензин должен быть всегда оптически прозрачным и что в большинстве случаев несанкционированного добавления посторонних веществ бензин «слегка» мутнеет, что тоже явно указывает на фальсификацию. Проанализировав указанную информацию, я начал поиск недорогих устройств, способных решить эту задачу.
Чего только не сделано для Ардуино...
После часового прибывания в Интернете я натолкнулся на один забавный шилд. Grove — I2C Color Sensor
Не смотря на низкую цену (10$) шильдик имеет приличные характеристики. На борту 16 сверхчувствительных фотодиодов (4 блока по 4 шт.), которые обслуживают 16 разрядные АЦП. В каждом блоке один фотодиод «чистый», т.е. не закрыт соответствующим фильтром. Таким образом, сенсор может работать как анализатор спектра, тем более, что на борту есть выключатель осветительного светодиода, которым можно управлять и программно. Его, кстати, легко перепаять на более «синий», что необходимо для анализа бензиновых примесей. Сенсор имеет достаточно приличные спектральные характеристики. При этом это вовсе не игрушка. В datasheet описываются различные применения. Вплоть до медицины и научных исследований. Кстати, сенсор очень стабилен и показал великолепные результаты по повторяемости измерений. Запуск на Arduino UNO занял 5 минут. Пример кода программы здесь. Думаю, что на основе этого сенсора можно создать немало интересных устройств, а имея набор «эталонных» веществ, к примеру, образцов действительно качественного бензина (где вот только взять)) можно достаточно просто «обучить» конечное устройство сравнивать образцы с заправок с эталонами. Ну а если не бензин? То можно, наверное, делать умные стаканы для определения качества напитков (молока, вина, соков), хотя такие устройства уже появляются.
Но возвращаясь к бензину, хочу сделать небольшой опрос уважаемого хабр-сообщества перед тем, как повозиться с прототипом с целью выяснить интерес к этой незатейливой идее.
Пожалуйста, выскажите свое мнение о следующем устройстве
Устройство предназначено для автолюбителей. Это заправочная канистра для бензина с электронным блоком, небольшим экраном, специальной кнопкой и работает от 3 пальчиковых батареек. Данная канистра предназначена для определения качества бензина на автозаправках для предотвращения повреждения двигателя некачественным топливом.
Канистра имеет объем 5 или 10 литров. Для проверки качества бензина необходимо на заправке купить топливо и налить его в канистру. Затем, нажав на кнопку «Проверить», дождаться в течение 10 секунд результатов теста. На экране Вы увидите следующую информацию
1. Количество налитого бензина (в литрах с указанием недолива/перелива в %)
2. Тип бензина ( A-92, 95, 98 и его марку)
3. Прозрачность – (мутный, прозрачный)
4. Качество бензина по 4 бальной шкале — (плохой, относительный, хороший, очень хороший)
Канистра безопасна в использовании. Электронные и оптические измерения не могут привести к возгоранию, взрыву и т.п. Канистра может быть использована для хранения и перевозки топлива, как и обычная канистра. Конечно, сертифицировать такое устройство будет сложно и оно может быть лишь информационным индикатором.
Автор: Uris
