Октановое число что это такое


Октановое число и методы его изменения

Большинство автовладельцев смутно представляют, что такое октановое число. Как правило, их знания ограничиваются пониманием того, что чем выше этот показатель, тем качественнее бензин. Увы, но такая трактовка далека от истины. А поскольку начинающих водителей обучают очень многим вещам, но ОЧ в учебный курс не включается, толика информации на эту тему никому не помешает.

Назначение октанового числа бензина и способы его изменения.

Что означает октановое число

Под этим непонятным термином понимают степень устойчивости топлива в жидком виде к детонации. Другими словами, каков порог воспламенения бензина под воздействием давления, то есть при сжатии. В качестве эталона берётся смесь двух углеводородов: изооктана и н-гептана. Однако методы определения ОЧ могут различаться, поэтому существует классификация этого показателя в зависимости от способа определения:

  • ОЧИ – исследовательское ОЧ;
  • ОЧМ – моторное ОЧ.

Поскольку инструментальные механизмы этих методов не совпадают, существует разница между значениями ОЧИ и ОЧМ, которая называется чувствительностью жидкого горючего. Оба метода являются лабораторными. А если речь идёт о реальном показателе, получаемом на рабочем силовом агрегате, говорят о фактическом октановом числе. Оно определяется с помощью специального стенда на работающем двигателе. Но самым приближённым к действительности показателем считается дорожное ОЧ, которое измеряется на движущемся транспортном средстве.

Изооктан – вещество, которое относится к практически невоспламенимым под действием силы сжатия, поэтому смесь, состоящая только из него, обладает максимально возможным ОЧ, равным 100. Наоборот, смесь, состоящая только из н-гептана, обладает нулевым октановым числом. При этом сгорание н-гептана в результате воздействия даже минимального давления сопровождается характерными стуками в ЦПГ, которые называются детонационными. Именно они и возникают, если использовать горючее с неподходящим для данного силового агрегата октановым числом. Металлический звон формируется в результате распространения звуковых волн, появляющихся в результате слишком быстрого сгорания ТВС. Многократно отражаясь от поверхности поршней/цилиндров, они становятся хорошо слышимыми и распознаваемыми опытными водителями. Таким образом, октановое число показывает, насколько быстро происходит процесс сгорания горючего в цилиндрах двигателя.

Влияние ОЧ на характеристики силового агрегата

Зависимость между скоростью сгорания бензина и ОС имеет линейный вид. Чем ниже октановое число, тем меньше времени требуется для воспламенения ТВС, что напрямую влияет на расход горючего – если оно сгорает быстрее, чем положено, то и поступает в камеру сгорания оно с увеличенной на соответствующее значение скоростью. Но это не значит, что, просто увеличивая ОЧ, мы можем экономить: если сгорание происходит медленнее, чем следует, это тоже плохо, поскольку КПД мотора уменьшается, что приводит к потере приёмистости двигателя и ухудшению динамических характеристик. Заливая в двигатель, работающий на 95-м бензине, горючее с ОЧ, равным 92, вы получите увеличение расхода. Если ситуация будет противоположной (вместо рабочего 92-го заливаем 95-й), расход останется прежним, а мощность мотора снизится. Так что использовать неподходящий бензин можно, но нежелательно. Делать это рекомендуется только при форс-мажорных обстоятельствах, но никак не на регулярной основе.

Как определить октановое число бензина

ОЧМ, согласно ГОСТу 511/82, измеряют с применением специальной установки УИТ65М, состоящей из следующих компонентов:

  • прибора, измеряющего детонацию;
  • одноцилиндрового мотора, характеризующегося динамической степенью сжатия и оснащённого датчиком степени детонации;
  • приборов, предназначенных для регулирования вероятности возникновения детонационных процессов.

Сам алгоритм измерений заключается в следующем:

  • в двигатель заливают испытываемое топливо и, манипулируя степенью сжатия, добиваются появления детонационных явлений конкретной величины;
  • составляют эталонную смесь, характеризующуюся такой же величиной детонации, и по соотношению н-гептана к изооктану определяют ОЧ исходного топлива.

ГОСТом 8226/82 описывается процедура измерения ОЧ исследовательским методом. В этом случае режим работы мотора характеризуется меньшими нагрузками, в результате чего ОЧИ всегда получается по номиналу несколько большим ОЧМ. Если возникает необходимость самостоятельного измерения октанового числа, это можно сделать с помощью приборов, имеющихся в свободной продаже. В качестве примера можно привести октанометр, в котором используется метод измерений, основанный на диэлетрической проницаемости жидкого топлива (эта величина изменяется пропорционально октановому числу).

Особенность метода заключается в составлении калибровочной шкалы, позволяющей определить ОЧ с приемлемой точностью. Для построения такой шкалы потребуется некоторое количество н-гептана и бензина с точно установленным октановым числом. Аналогичная процедура может быть использована и для определения цетанового числа для дизтоплива. Возможность применения данного метода основана на том факте, что в настоящее время бензин изготовляется без использования метода прямой перегонки, а посредством технологии кампаудинга, или смешивания компонентов. Однако определение октанового числа бензина этим методом имеет и недостатки:

  • для выполнения исследований необходимо иметь уже идентифицированное топливо;
  • влияние внешних факторов может сильно исказить результаты измерений;
  • метод неприемлем для измерений бензинов разных видов и произведенных разными способами;
  • каждый прибор должен калиброваться с использованием эталонных устройств;
  • измерения должны проводиться при тщательном соблюдении температурного режима, приведённого в спецификации устройства.

Все приборы, измеряющие ОЧ, используют аналогичный принцип измерений, и потому их достоинства и недостатки в целом идентичны. Отметим, что октановое число может быть больше 100 за счет включения в бензин определённых добавок, однако ни один из таких приборов не в состоянии работать с такими жидкостями.

Одним из самых доступных октанометров является отечественная разработка ОКТИС, которую можно приобрести ориентировочно за 3500 рублей. Более точен и надёжен немецкий прибор Digatron, однако и стоит он в несколько раз выше, порядка 600 евро. Тем не менее, именно он считается самым востребованным на российском рынке. Для его работы необходимо эталонное топливо, которое сравнивается с исследуемым, и на основании этого делаются выводы об октановом числе последнего. Недостаток данного октанометра, как и других аналогов, заключается в том, что для каждого измеряемого бензина от разных производителей потребуется соответствующий эталонный образец, поскольку в этом случае калибровочная зависимость между ОЧ и диэлектрической проницаемостью будет различаться. Кроме того, каждое измерение должно сопровождаться выполнением калибровочных процедур, что также влияет на точность измерений и надёжность полученных результатов.

Достаточно дорогим, но эффективным прибором российского производства является октанометр ОКТАН-ИМ (45-50 тысяч рублей). Среди его особенностей – наличие встроенной памяти, позволяющей хранить до 10 калибровок. Точность устройства не вызывает нареканий.

Прибор ПЭ-7300 М входит в эту же ценовую категорию, а его «фишкой» является фирменное программное обеспечение, позволяющее сопрягаться с компьютером/ноутбуком. Октанометр умеет учитывать температурный фактор, что увеличивает точность измерений (диэлектрическая проницаемость имеет слабо выраженную зависимость от температуры окружающей среды).

Примерно аналогичный функционал заложен в прибор SHATOX SX-100M стоимостью около 1800 долларов. Он оснащён температурным датчиком и потому измеряет данный показатель более точно, чем ПЭ-7300, который делает это чисто программным способом. Независимо от того, измеряете ли вы октановое число 92 или 95 бензина, при наличии эталонного образца топлива результаты должны совпадать с требуемой точностью, но в пределах одной партии бензина. Другие поставки, даже от того же производителя, могут потребовать дополнительной калибровки прибора.

Степень сжатия и ОЧ

Все возможные разновидности бензинов характеризуются вполне конкретным показателем степени сжатия, который регламентируется ГОСТом. Ознакомиться с соответствием октанового числа степени сжатия можно из следующей таблицы:

Название бензина ОЧ ГОСТ Степень сжатия
ОЧИ ОЧМ
А72 72 208477 7.00
А76 76 208477 7.50
АИ80 80 76 5110597 8.00
АИ91 91 82.5 ФС 5110597 9.00
АИ92 92 83 ТУ 38001168/97 9.20
АИ93 93 85 208477 9.30
АИ95 95 85 ФС 5110597 9.50
АИ96 96 85 ТУ 38001168/97 9.60
АИ98 98 87 ФС 5110597 10.00

Методы понижения ОЧ

В настоящее время в сети отечественных АЗС бензин марок 76/80 уже не встретишь. Однако техника, рассчитанная именно на эти сорта бензина, всё еще имеется и, как мы отмечали выше, работать на бензине с более высоким октановым числом она не может. Так что потребность в низкооктановых бензинах сохраняется на достаточно стабильном, хоть и относительно невысоком уровне. Выход из сложившейся ситуации имеется – искусственное уменьшение октанового числа бензина до требуемых показателей. В домашних условиях сделать это тоже можно, но достаточно приблизительно. Если у вас, к примеру, имеется мотоблок, выпущенный более 10 лет назад, вам потребуется понизить октановое число с 95 на 80.

Самый простой способ – просто открыть ёмкость с бензином. При взаимодействии с воздухом ежедневно ОЧ будет снижаться примерно на 0.5 единиц, так что процедура займёт около месяца. Очевидные минусы способа – длительность. Вторым, более употребительным методом, можно назвать разбавление бензина керосином. И хотя именно он считается самым распространённым в отношении автомобилей, работающих на низкооктановых бензинах, его основной недостаток заключается в сложности подбора требуемой пропорции, то есть точность метода весьма низка. Впрочем, то же можно сказать и о первом методе, так что в любом случае потребуется измерение ОЧ с использованием октанометра.

Как повысить октановое число бензина

Встречаются и противоположные ситуации, когда на заправке в наличии имеется только 92-й бензин, а требуется 95/98. В этом случае можно попытаться самостоятельно поднять октановое число бензина, для чего в горючее добавляют специальное вещество, обобщённо именуемое антидетонатором. Рассмотрим все основные добавки, используемые в качестве антидетонатора. Обычный этиловый (метиловый) спирт вполне может поднять ОЧ на необходимую величину. Добавив на 10 литров 92 бензина литр спирта, можно получить топливо с ОЧ, равным 95. Такая смесь, кстати, будет характеризоваться менее токсичным составом выхлопа, однако данный способ имеет и минусы. Одним из них считается увеличение давления паров ТВС, что приводит к увеличению вероятности образования пробок в топливной магистрали системы питания автомобиля. Второй недостаток спиртовой смеси – увеличение гигроскопичности, что исключает возможность хранения топлива сколь-нибудь долго в открытом виде из-за возможности накопления в бензине критической массы воды.

Тетраэтилсвинец обладает физическими характеристиками, делающими его одним из наиболее эффективных антидетонаторов. Это и высокая вязкость, и очень большая температура закипания (порядка двух тысяч градусов). Впервые был использован в качестве присадки, повышающей ОЧ, почти столетие назад – в 1921 году. Позволяет увеличить ОЧ на 15-17 единиц. Именно это вещество чаще всего используется для увеличения октанового числа бензина своими руками. К сожалению, и у тетраэтилсвинца есть недостатки, ограничивающие его применение. Это – образование окисла свинца при сгорании разбавленного горючего. Это вещество образует осадок, оседающий на внутренних поверхностях поршней, клапанов и других узлов ЦПГ.

Чтобы минимизировать образование такого нагара, в тетраэтилсвинец добавляют специальные вещества (дирометан, бромэтил, дибромпропан), которые связывают продукты сгорания свинца, способствуя их выводу наружу через выпускной тракт.

drivertip.ru

Октановое число бензина: все, что должен знать автолюбитель! — DRIVE2

Многим автолюбителям было бы интересно узнать об октановом числе бензина. Каждый день они заправляют свой автомобиль каким-то определенным бензином, даже не задумываясь, что означает та или иная цифра (92,95 или 80). В данной статье приведем основную информацию, которую должен знать любой уважающий себя владелец транспортного средства.

Октановое число. Что это?

Данное определение характеризует меру химической стойкости топлива к возгоранию. То есть чем выше октановое число, тем устойчивее топливо к самопроизвольному зажиганию. Это очень важно. В процессе движения поршня (в крайне верхнем положении) топливно-воздушная смесь может находиться под большим давлением. Если октановое число низкое, то бензин воспламеняется (без участия искры). Данное явление крайне негативно сказывается на двигателе.Наверное, каждый владелец отечественных авто знает на себе, что такое детонация. Так вот данное явление происходит как раз по причине плохого качества бензина. В процессе работы двигателя могут появляться лишние шумы, которые очень надоедают автолюбителям. Происходит это из-за столкновения волн высокого давления, образующихся в процессе неправильной работы мотора.

Чем опасна детонация?

Для двигателя наличие детонации – это крайне опасный момент. Неконтролируемое возгорание может привести к расплавлению поршневых отверстий. В большинстве случаев могут даже погнуться шатуны. В конечном итоге мотор потребует капитального ремонта. К счастью, на современных авто подобная поломка исключена, ведь управление осуществляется с помощью компьютерных блоков. Здесь в действие вступают специальные датчики, которые отслеживают появление детонаций. Как только подобные проявления обнаруживаются, специальный модуль возвращает контроль над топливной смесью. В зависимости от ситуации, может быть снижен уровень наддува или оттянуто время воспламенения свечи. То есть компьютерный блок самостоятельно производит защиту двигателя.

Зависимость степени сжатия от октанового числа

Чем выше степень сжатия поршней в двигателе, тем выше его мощность при минимально объеме бензиновой смеси. В современных машинах степень сжатия может составлять 10:1, но в некоторых случаях она может быть выше. Вопреки стереотипу многих автолюбителей двигатель с наддувом имеет, наоборот, меньшую степень сжатия. Производители машин обязательно должны учитывать степень сжатия и контролировать данный параметр. Максимальная величина сжатия в спортивных машинах, поэтому там обязательно должно использоваться высокооктановое топливо.

Важно помнить, что внутрицилиндровое давление нуждается в качественном топливе с высоким октановым числом. Только в этом случае можно будет гарантировать отсутствие самовоспламенения. Конечно, ошибка не исключена и в бак может попасть совершенно не тот вид топлива.

Что произойдет, если в баке оказался бензин с низким октановым числом?

Допустим, у человека новая иномарка, в которую он залил вместо бензина с 95-м или 98-м октановым числом, топливо с классом 80. Первым признаком будет появление нехарактерных для двигателя шумов. Следовательно, до ближайшей заправки необходимо ехать очень аккуратно, не форсируя число оборотов. Вполне естественно, что в двигателе снизится производительность, возрастет «прожорливость» транспортного средства. Существенно снизится прочность выхлопного катализатора из-за попадания в него тепла. Таким образом, нужно заливать в бак только рекомендованное производителем топливо.

Можно ли самостоятельно высчитать октановое число?

Существует два популярных способа, которые позволяют произвести точный расчет октанового числа – моторный и исследовательский. Любой из этих методов должен реализовываться в специальных условиях. Для начала производится подбор качественных смесей эталонных углеводородов с числом 100, а также нормального n-гептана с числом 0. Далее определение октанового числа осуществляется на специальной установке.

В моторном способе производится имитация высокой нагрузки мотора. При этом смесь хорошо прогревается до температуры 150 градусов Цельсия. Во время эксперимента частота вращения мотора должна находиться на уровне 900 оборотов в минуту. При исследовательском методе смесь не будет нагреваться, а частота вращения будет находиться на уровне 600 оборотов в минуту. Сразу стоит отметить, что в случае с исследовательским методом октановое число получится на несколько единиц выше (чаще всего на 7-10).

Существует старый ГОСТ, согласно которого измерение октанового числа 76 и 72 бензина производится при помощи моторного способа. Что касается высокооктанового топлива (от 93 до 98), то оно тестируется исключительно исследовательским методом.Есть еще один способ определения октанового числа, который доступен каждому рядовому – применение специального прибора. Но здесь на высокую точность измерения рассчитывать не приходится – погрешность однозначно будет.

Можно ли поднять октановое число бензина?

Чаще всего для повышения октанового числа бензина в него добавляются различные парафиновые и ароматические углеводороды. При этом очень важно, чтобы данные элементы имели разветвленные структуры. Чем сильнее запах бензина, тем выше его октановое число. Именно поэтому в открытой емкости хранить бензин не рекомендуется – это может привести к снижению данного параметра. Еще один метод – применение специальных присадок, многие из которых, кстати, запрещены из-за повышенного вреда природе. Кстати, буква «И» в аббревиатуре «Аи» означает, что измерение октанового числа производилось исследовательским методом.

www.drive2.ru

Октановое число бензина и его влияние на эксплуатацию

Автоликбез30 июня 2018

На большинстве современных заправочных станций продается бензин 3 разновидностей, обозначаемый А-92, А-95 и А-98. Маркировка, подходящая конкретному автомобилю, прописана в инструкции по эксплуатации. Многие автолюбители знают, что цифры в названии указывают на октановое число бензина, но не понимают значения и важности данного параметра. Причем ради экономии некоторые водители заправляют горючее более низкой марки, нежели требует производитель авто. Цель публикации – разъяснить, что означает цифровая характеристика топлива.

Общее понятие

Горючая смесь топлива с воздухом перед воспламенением сжимается в цилиндре. Причем степень сжатия зависит от конструкции двигателя и находится в пределах 7–10. Важный момент: бензин должен воспламениться в определенный момент, когда на электроды свечи зажигания подается искровой разряд.

Справка. Стоит прояснить, что означает степень сжатия двигателя. Это цифра, показывающая, во сколько раз сжимается горючая смесь перед воспламенением. Вычисляется просто: общий литраж цилиндра делится на объем камеры сгорания. В старых моторах данный показатель равен 7, в более современных двигателях достигает 9–10.

Если топливовоздушная смесь вспыхнет раньше времени в процессе сдавливания поршнем (как в дизеле), произойдет следующее:

  1. Самовоспламенение бензина вызывает микровзрыв – горение со слишком высокой скоростью.
  2. Энергия вспышки распространяется в двух направлениях – в сторону поршня и камеры сгорания.
  3. Поскольку все клапаны закрыты, удар отражается от стенок и обрушивается на поршень, продолжающий двигаться вверх. Раздается громкий металлический стук поршневого пальца.

Октановое число бензина характеризует его детонационную стойкость и определяется как процентное соотношение смеси двух углеводородов, входящих в состав топлива:

  • изооктан, практически неспособный к самовозгоранию при высоком давлении;
  • н-гептан, наоборот, вспыхивает при небольшом сжатии.

Детонационная характеристика изооктана принимается равной 100 единицам, н-гептана – нулю. Чем больше доля первого вещества, тем выше стойкость горючего к самостоятельному воспламенению в процессе сдавливания.

Максимальное октановое число 98 единиц в маркировке бензина означает наибольшую детонационную стойкость. Такое горючее предназначено для моторов с наивысшей степенью сжатия – 10. Соответственно, топливо марки 95 подходит двигателям, сжимающим смесь в 9 раз (таковых подавляющее большинство). Устаревающие версии силовых агрегатов со степенью сжатия 8 используют бензин А-92.

Буква «и» в буквенной части маркировки бензина Аи-95 означает, что октановое число измерялось исследовательским методом.

Заправка топливом с пониженным октановым числом

В погоне за экономией денежных средств владельцы машин со средней степенью сжатия 9 нередко заливают в бак более дешевый бензин А-92. Чем чревата постоянная эксплуатация автомобиля на топливе с пониженной детонационной стойкостью:

  1. При увеличении нагрузки на мотор горючее в цилиндрах неизбежно самовоспламеняется. Характерные признаки: после нажатия педали акселератора слышится звонкий металлический перестук поршневых пальцев, мощность мотора падает.
  2. Детонация изнашивает цилиндропоршневую группу очень быстро. От частых микровзрывов и ударов возникает сильная вибрация, деформируются компрессионные кольца и тарелки клапанов.
  3. Если длительное время использовать низкооктановое горючее, детали поршневой группы покрываются слоем нагара, часто выходят из строя свечи зажигания.

На большинстве современных авто, где подачей топлива ведает электроника, установлены датчики детонации. Получая от такого измерителя сигнал о критической вибрации, контроллер пытается улучшить условия горения – уменьшает угол опережения зажигания и меняет соотношение воздуха и бензина в смеси. Подобные меры продлевают ресурс двигателя, но не позволяют полностью избавиться от детонации, ведь степень сжатия уменьшить на ходу невозможно.

Примечание. В прежние времена мастеровитые водители уменьшали степень сжатия мотора под низкое октановое число бензина. Суть переделки: под головку блока цилиндров ставится дополнительная прокладка (или две), объем камеры сгорания увеличивается, степень сжатия снижается.

Если в силу различных причин вам довелось заправиться топливом с невысоким октановым числом, старайтесь не нагружать силовой агрегат – избегайте резких нажатий педали газа. Как только услышите металлический стук пальцев, сразу отпускайте акселератор. Обязательно долейте высокооктановый бензин на ближайшей заправочной станции.

Применение высокооктанового бензина

В краткосрочной перспективе заливка бензина с повышенной стойкостью к детонации не приносит вреда автомобильному двигателю, рассчитанному на низкооктановое горючее. Но существует ряд причин, по которым заправляться высокооктановым топливом не рекомендуется:

  1. Экономическая целесообразность. Бензины серии Аи-98 стоят заметно дороже А-95 и А-92.
  2. Температура в камерах сгорания повышается, двигатель постоянно греется.
  3. На практике наблюдались случаи подгорания клапанов и поршней.

Использование бензина Аи-98 на моторе со степенью сжатия 8–9 единиц становится оправданным после случайной заливки низкокачественного топлива. Если вы посетили сомнительную заправку и услышали звон в цилиндрах, разбавьте подозрительное горючее высокооктановым бензином. Размер «спасительной» порции – не менее 50% от заправленного количества.

На территории стран постсоветского пространства остается большое количество техники, рассчитанной под бензины марок А76 и А80, которые сняли с производства. Подобные моторы плохо переносят новое горючее с октановым числом 92–95. Проблема решается так: оставьте канистру с «девяносто вторым» в открытом состоянии на 1–2 дня. Альтернативный вариант – добавление небольшой порции очищенного керосина.

Использование присадок – антидетонаторов

Чтобы повысить октановое число бензина и стойкость к детонационным процессам, производители в разные времена использовали такие вещества:

  • метиловые и бутиловые эфиры;
  • соединения этила либо метила со свинцом, например, тетраметилсвинец;
  • углеводородные присадки на основе марганца;
  • антидетонаторы на основе железа;
  • ароматические амины (анилины).

Добавление перечисленных присадок ограничено с целью сбережения окружающей среды либо по технологическим требованиям. Каждое из соединений имеет свои преимущества и недостатки:

  1. Спирты и эфиры неплохо повышают детонационную стойкость горючего, но агрессивны к резинотехническим изделиям и выделяют малое количество энергии при сжигании. Максимально допустимая доля в составе бензина – 15%.
  2. Свинцовые соединения эффективны и дешевы, при этом отличаются токсичностью и склонностью к образованию нагара внутри рабочих камер и выхлопной системы автомобиля.
  3. Вещества, содержащие марганец и железо, вызывают ускоренный износ элементов цилиндропоршневой группы. В плане стойкости к детонации химикаты малоэффективны и потому не используются в настоящий момент.
  4. Анилины дают средний результат, но в процессе эксплуатации покрывают смолянистым налетом стенки камеры сгорания и внутренние поверхности системы питания двигателя.

Наиболее популярные присадки в среде автолюбителей – тетраметилсвинец и тетраэтилсвинец. Количество добавляемой жидкости составляет 0,5–0,8 грамма на 1 кг топлива. Помимо указанных недостатков, свинцовые соединения имеют существенный минус – они приводят в негодность каталитические нейтрализаторы в максимально короткие сроки. Стоимость покупки и замены этой дорогостоящей детали явно превышает сэкономленную на низкооктановом бензине сумму.

Отсюда вывод: лучший способ экономии средств – заправка топливом с рекомендуемым октановым числом, которое не сожжет катализатор и не образует нагар в моторе. Горючее, продающееся на проверенных заправочных станциях, уже содержит все необходимые присадки – антидетонаторы.

autochainik.ru

Октановое число - это... Что такое Октановое число?

Указание октановых чисел на американской АЗС.

Окта́новое число́ — показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива (способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии) для двигателей внутреннего сгорания. Число равно содержанию (в процентах по объёму) изооктана (2,2,4-триметилпентана) в его смеси с н-гептаном, при котором эта смесь эквивалентна по детонационной стойкости исследуемому топливу в стандартных условиях испытаний.

Изооктан трудно окисляется даже при высоких степенях сжатия, и его детонационная стойкость условно принята за 100 единиц. Сгорание в двигателе н-гептана даже при невысоких степенях сжатия сопровождается детонацией, поэтому его детонационная стойкость принята за 0. Для бензинов с октановым числом выше 100 создана условная шкала, в которой используют изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца.

Характерный металлический звон при детонации создаётся детонационной волной, многократно отражающейся от стенок цилиндра. При детонации снижается мощность двигателя и ускоряется его износ.

Испытание топлива

Испытания на детонационную стойкость проводят или на полноразмерном автомобильном двигателе, или на специальных установках с одноцилиндровым двигателем. На полноразмерных двигателях при стендовых испытаниях определяют т. н. фактическое октановое число (ФОЧ), а в дорожных условиях — дорожное октановое число (ДОЧ). На специальных установках с одноцилиндровым двигателем определение октанового числа принято проводить в двух режимах: более жёсткий (моторный метод) и менее жёсткий (исследовательский метод). Октановое число топлива, установленное исследовательским методом, как правило, несколько выше, чем октановое число, установленное моторным методом. Точность определения октанового числа, более правильно именуемая воспроизводимостью, составляет единицу. Это означает, что бензин с октановым числом 93 может показать на другой установке при соблюдении всех требований метода определения октанового числа (ASTM D2699, ASTM D2700, EN 25163, ISO 5163, ISO 5164, ГОСТ 511, ГОСТ 8226) совсем другую величину, например 92. Существенным является то, что обе величины, 93 и 92, являются и точными, и правильными и при этом относятся к одному и тому же образцу топлива.

Виды октановых чисел: ОЧИ и ОЧМ

Исследовательское октановое число (ОЧИ) определяется на одноцилиндровой установке с переменной степенью сжатия, называемой УИТ-65 или УИТ-85, при частоте вращения коленчатого вала 600 об/мин, температуре всасываемого воздуха 52°С и угле опережения зажигания 13 град. Оно показывает, как ведёт себя бензин в режимах малых и средних нагрузок.

Моторное октановое число (ОЧМ) определяется так же на одноцилиндровой установке, при частоте вращения коленчатого вала 900 об/мин, температуре всасываемой смеси 149°С и переменном угле опережения зажигания. ОЧМ имеет более низкие значения, чем ОЧИ. ОЧМ характеризует поведение бензина на режимах больших нагрузок. Оказывает влияние на высокую скорость и детонацию при частичном дроссельном ускорении и работе двигателя под нагрузкой, движении в гору и т. д.

По крайней мере в 1950-х годах использовалось также октановое число по температурному методу.[1]

Значения октанового числа углеводородов и различных видов топлива

Вещество ОЧМ ОЧИ
Метан 110,0 107,5
Пропан 100,0 105,7
н-бутан 91,0 93,6
Изобутан 99,0 101,1
н-пентан 61,7 61,7
Изопентан (2-метилбутан) 90,3 92,3
Изогексан (2,2-диметилбутан) 93,4 91,8
2,2,3-Триметилбутан 101,0 105,0
н-Гептан 0 0
Изооктан (2,2,4-триметилпентан) 100 100
1-Пентен 77,1 90,9
2-Метил-1-бутен 81,9 101,3
2-Метил-2-бутен 84,7 97,3
Метилциклопентан 80,0 91,3
Циклогексан 77,2 83,0
Бензол 111,6 113,0
Толуол 102,1 115,7
Бензины прямой перегонки 41-56 43-58
Бензины термического крекинга 65—70 70—75
Бензины каталитического крекинга 75—81 80—85
Бензины каталитического риформинга 77—86 83—97
Бензин Н-80((ОЧИ+ОЧМ)/2)) 76[t 1] 84
Бензин АИ-92 83,5[t 1] 92
Полимербензин 85 100
Алкилат 90 92
Алкилбензол 100 107
Этанол 100 105
Метил-трет-бутиловый эфир 117[t 2]

  1. ↑ 1 2 Ориентировочно, может слегка варьироваться в зависимости от состава конкретных образцов бензина.
  2. ↑ Октановое число было определено при смешении с бензином.

Разность между ОЧИ и ОЧМ характеризует чувствительность топлива к режиму работы двигателя.

Распределение октанового числа

Поскольку при эксплуатации полноразмерного двигателя при переменных режимах происходит фракционирование бензина, необходимо раздельно оценивать детонационную стойкость его различных фракций. Октановое число бензина, с учётом его фракционирования в двигателе, получило название «распределение октанового числа» (ОЧР). В связи со сложностью определения октанового числа на двигателях, разработаны методы косвенной оценки детонационной стойкости по физико-химическим показателям и характеристикам низкотемпературной реакции газофазного окисления, имитирующего предпламенные процессы.

Углеводороды, которые содержатся в топливах, значительно различаются по детонационной стойкости: наибольшее октановое число имеют ароматические углеводороды и парафиновые углеводороды (алканы) разветвлённого строения, наименьшее октановое число имеют парафиновые углеводороды нормального строения. Топлива нефтяного происхождения, полученные каталитическим риформингом и крекингом, имеют более высокие октановые числа, чем полученные при прямой перегонке.

Для повышения октанового числа топлив используются высокооктановые компоненты и антидетонационные присадки. Многие из них (например, МТБЭ) испаряются легче, чем бензин, что приводит к интересному эффекту у машин с негерметичным бензобаком — по мере расходования топлива и испарения присадки октановое число бензина, оставшегося в баке, уменьшается на несколько единиц. Это приводит к лёгкому звону при полной мощности мотора (если он не оборудован датчиком детонации). Подавляющее большинство современных инжекторных двигателей имеют датчики детонации, позволяющие использовать любой бензин с октановым числом 91—98, для двигателей с высокой степенью сжатия может быть необходимо использовать бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98.

См. также

  • Метановое число
  • Цетановое число

Примечания

  1. ↑ Рыбальчик В. С., Поляков С. В., Герасименко В. Ф. ГЛАВА XII Топлива, масла и охлаждающие жидкости § 121. Оценка детонационной стойкости топлив // Теория поршневых авиационных двигателей / под ред. А. А. Добрынина. — М.: Воениздат, 1955. — С. 339. — 352 с.

  • http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/OKTANOVOE_CHISLO.html

dic.academic.ru

ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО

ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО – мера детонационной стойкости бензина и моторных масел.

Во всем мире производится и потребляется огромное количество бензина – как автомобильное топливо. Чтобы бензин сгорал в цилиндрах автомобиля «правильно», он должен обладать рядом свойств. Одно из важнейших – октановое число. Именно оно написано на всех бензозаправках, и от него зависит качество и цена бензина. Когда из выхлопной трубы валит черный дым, а двигатель издает резкие звуки, это означает, что бензин в цилиндрах вместо сгорания с положенной ему скоростью 15–60 м/с начинает взрываться – детонировать со скоростью 2000–2500 м/с (см. ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА). Детонационная волна многократно отражается от стенок цилиндра, создавая неприятный звук, резко снижая мощность двигателя и ускоряя его износ.

Причина детонации – выделение энергии при повышенном образовании гидропероксидов ROOH в парах бензина при их окислении кислородом воздуха (см. ПЕРОКСИДЫ). Если концентрация гидропероксидов превысит некоторый предел, произойдет их взрывной распад. Взрыв пероксидов протекает по механизму разветвленно-цепных реакций (см. ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ). Для повышения детонационной стойкости есть два пути. Первый – повысить в составе бензина долю разветвленных и ароматических соединений. Второй – ввести в топливо небольшие количества специальных добавок. Обычно используют оба пути.

Чтобы определить антидетонационные свойства полученной смеси, в 1930-х была предложена специальная шкала, в соответствии с которой стойкость данного бензина к детонации сравнивается со стойкостью стандартных смесей. В качестве стандартов были выбраны два вещества: гептан нормального строения и один из изомеров октана – 2,2,4,-триметилпентан (его называют «изооктаном»). Смесь паров гептана с воздухом при сильном сжатии легко детонирует, поэтому качество гептана как топлива считается нулевым. Изооктан, будучи разветвленным углеводородом, устойчив к детонации, и его качество принимают равным 100. Октановое число определяют так. Готовят смесь из нормального гептана и изооктана, которая по своим характеристикам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание изооктана в этой смеси и есть октановое число бензина. Существуют горючие жидкости с более высокими антидетонационными характеристиками, чем изооктан. Добавки таких жидкостей позволяют получить бензин с октановым числом более 100. Для оценки октанового числа выше 100 создана условная шкала, в которой используют изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца Pb(C2H5)4. Известно, что это вещество уже в очень малых концентрациях значительно повышает октановое число бензина. Зная, сколько тетраэтилсвинца надо добавить в бензин, чтобы повысить его октановое число на одну единицу, несложно приготовить из изооктана стандартные смеси с октановым числом 101, 102 и т.д.

Октановое число определяют разными способами. Для автомобильных бензинов применяют два метода – моторный и исследовательский. В первом случае моделируют работу двигателя в условиях больших нагрузок (движение по шоссе с высокой скоростью), во втором – в городских условиях (скорость движения невелика и происходят частые остановки). Буква «И» в марке бензина АИ-93 как раз и означает, что октановое число этого бензина получено исследовательским методом. А если указано, что октановое число бензина равно просто 76, то это означает, что оно получено моторным методом.

Роль строения углеводорода наглядно видна из таблицы, в которой приведены октановые числа некоторых чистых химических соединений, полученные моторным методом:

Таблица: Октановые числа чистых химических соединений
н-Бутан 91,0
Изобутан 99,0
н-Пентан 61,7
2-Метилбутан 90,3
2,2,3-Триметилбутан 101,0
1-Пентен 77,1
2-Метил-1-бутен 81,9
2-Метил-2-бутен 84,7
Бензол 111,6

Видно, что повышению октанового числа способствуют разветвление цепи, введение двойной связи и появление ароматического кольца. Например, если в результате изомеризации нормального гексана (процесс идет в присутствии катализатора) получить смесь разветвленных изомеров этого углеводорода:

н-C6h24 ® (Ch4)2CHCH(Ch4)2 + (Ch4)2CHCh3Ch3Ch4 + Ch4CH(C2H5)2, то октановое октановое число смеси повысится сразу на 20 единиц.

Бензин, получаемый из нефти простой перегонкой (такой бензин называется прямогонным), имеет низкое октановое число – в пределах 41–56, поэтому сейчас такой бензин не используется. Для повышения октанового числа используют более современные методы переработки нефти (термический и каталитический крекинг, риформинг). Термический крекинг (от английского cracking – расщепление) производят нагреванием нефти до 450–550о С под давлением в несколько атмосфер. При этом молекулы тяжелых углеводородов, которых много в сырой нефти, расщепляются до более коротких, среди которых много непредельных. Первую в мире установку по крекингу жидкой нефти запатентовали российские инженеры В.Г.Шухов и С.Гаврилов (модель этой установки, сделанная по подлинному чертежу патента, полученного Шуховым в 1891, находится в Политехническом музее в Москве). У бензина термического крекинга октановое число повышается до 65–70. В ходе каталитического крекинга процесс ведут в присутствии алюмосиликатного катализатора. У бензина каталитического крекинга октановое число повышается до 75–81. Риформинг (от английского reform – преобразовывать, улучшать) проводят в присутствии катализаторов, способствующих ароматизации насыщенных углеводородов и повышающих долю ароматических углеводородов с 10 до 60%. Раньше в качестве катализаторов применяли оксиды молибдена и алюминия, сейчас используют катализаторы, содержащие платину (поэтому такой процесс называют платформингом). У бензина, получаемого путем каталитического риформинга, октановое число еще выше и равно 77–86.

Для повышения октанового числа в бензин вводят также так называемые высокооктановые компоненты. К ним относятся ароматические углеводороды с короткой разветвленной боковой цепью, например, кумол С6Н5СН(СН3)2. Другая добавка – так называемый алкилат (алкилбензин), смесь насыщенных углеводородов изостроения, получаемая алкилированием изобутана непредельными углеводородами – алкенами, в основном бутиленами. В результате образуется смесь изооктанов:

СН3СН(СН3)2 + СН3СН=СНСН3 ® СН3С(СН3)2СН(СН3)СН2СН3 (2,2,3-триметилпентан); СН3СН(СН3)2 + (СН3)2С=СН2 ® СН3С(СН3)2СН2СН(СН3)2 (2,2,4-триметилпентан). Алкилат имеет октановое число не менее 90–91,5. Очень эффективно введение в бензин добавки метил-трет-бутилового эфира СН3–О–С(СН3)3 – нетоксичной жидкости с октановым числом 117; в бензин можно добавлять до 11% этого вещества без снижения его эксплуатационных характеристик. Таким образом, современный автомобильный бензин – это сложная смесь углеводородов, полученных в различных процессах переработки нефти, и специальных добавок.

Чтобы повысить октановое число бензина, широко используют и второй метод: добавляют в него специальные вещества – антидетонаторы. Самым первым из них был сравнительно недорогой и очень эффективный тетраэтилсвинец – бесцветная токсичная жидкость. При высокой температуре в молекулах этого соединения легко рвутся связи Pb–C, с образованием этильных радикалов (см. СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ):

Pb(C2H5)4 = Pb + 4C2H5. Атомы свинца легко окисляются кислородом до оксидов свинца (в зависимости от температуры образуются смеси PbO и PbO2), а диоксид эффективно разрушает гидропероксиды с образованием малоактивных соединений – альдегидов, спиртов и др., например: 2RCh3COOH + 2PbO2 ® 2RCHO + 2PbO + O2. Чтобы образовавшиеся при сгорании тетраэтилсвинца оксиды свинца не отлагались на внутренних деталях двигателя, в бензин одновременно вводят специальный «выноситель» свинца (0,3–0,4%), обычно это этилбромид C2H5Br и дибромпропан C3H6Br2. Тогда свинец выносится вместе с выхлопными газами в виде бромида PbBr2. Смесь тетраэтилсвинца с этилбромидом называется этиловой жидкостью, а бензин с такой добавкой называется этилированным (чтобы отличить этилированный бензин от обычного, его окрашивают). Добавка всего 0,1% тетраэтилсвинца может повысить октановое число бензина на 10 единиц. В авиационные бензины добавляют до 0,3% тетраэтилсвинца. Однако это соединение высокотоксично: предельно допустимая концентрация его паров в воздухе равна всего 0,005 мг/м3 – намного меньше, чем у хлора. Кроме того, ядовитые соединения свинца сильно загрязняют пришоссейные участки земли. Все это привело во многих странах к полному запрещению этилированного бензина в качестве автомобильного топлива или к значительному ограничению его применения.

Были разработаны и другие, менее токсичные антидетонаторы, например, трикарбонил(232-циклопентадиенил)марганец Mn(CO)3(C5H5), димер карбонил(232-циклопентадиенил)никеля [Ni(CO)(C5H5)]2, ферроцен Fe(C5H5)2. К сожалению, эти антидетонаторы слишком дороги, а кроме того образуют твердый нагар на стенках цилиндров в значительно бóльших количествах, чем тетраэтилсвинец, так что работа в этой области продолжается.

Роль увеличения октанового числа можно проиллюстрировать на примере авиационного бензина во время Второй мировой войны. Эту войну часто называют «войной моторов». Моторы – это танки, самоходные пушки, самолеты. Для моторов необходимо топливо, и определенную роль в поражении Германии и ее союзников сыграла нехватка топлива. Менее известный, но не менее важный фактор – наличие у стран антигитлеровской коалиции лучшего по качеству бензина. У немцев и японцев октановое число авиационных бензинов не превышало 87–90, тогда как у их противников оно было не менее 100. Хотя разница может показаться небольшой, летчики оценили ее в полной мере: она позволила на 30% увеличить мощность авиационного двигателя при взлете и наборе высоты; на 20% снизить расход топлива и на столько же увеличить дальность полета, на 25% увеличить полезную нагрузку (а это бомбы, снаряды, дополнительное вооружение), на 10% увеличить максимальную скорость и на 12% – высоту полета. Как отметил британский министр Дэвид Ллойд Джордж, его страна не смогла бы выиграть в 1940 воздушную «битву за Британию», если бы у английских летчиков не было авиационного бензина марки «100».

Массовое производство «100-го» бензина началось в США в конце 1930-х, когда промышленность перешла на каталитический процесс переработки нефти, разработанный французским инженером Эженом Гудри. Он иммигрировал в США в 1930, а уже в июне 1936 начала работать полупромышленная установка Гудри производительностью 2000 баррелей в сутки (американский баррель для сырой нефти и нефтепродуктов равен 139 л). Успешная работа установки позволила уже через 10 месяцев ввести в действие полномасштабный завод мощностью 15 тыс. баррелей в сутки. Другие нефтяные компании также начали внедрять на своих предприятиях установки Гудри, и в 1939, в канун мировой войны, их суммарная производительность достигла 220 тыс. баррелей в сутки. В 1940 Гудри удалось существенно улучшить работу реакторов, заменив природные глины на более производительный синтетический алюмосиликатный катализатор. В результате «бензин Гудри» имел октановое число 82, тогда как ранее не удавалось получить более 72. Поэтому именно бензин, получаемый на установках Гудри, стал основой для получения нового высококачественного бензина (с неслыханным для того времени октановым числом, достигающим 100 и более) в широких масштабах.

Армейские чины США еще в 1934 заинтересовались бензином с октановым числом 100. Испытания показали, что он дает значительные преимущества и является стратегическим продуктом. Но этот бензин был в то время весьма дефицитным. Его получали, добавляя тетраэтилсвинец, изооктан, изопентан и другие компоненты к лучшим сортам авиационного бензина. Процесс Гудри позволил вдвое снизить количество дорогих добавок, необходимых для получения «бензина-100». Заслуги Гудри были оценены американским правительством: вскоре после вступления США в войну он стал гражданином этой страны. В 1941–1942 установки, работающие на основе процесса Гудри, давали 90% всего авиационного бензина стран антигитлеровской коалиции. К 1944 производительность установок была доведена до максимума – 373 тыс. баррелей в сутки.

Гудри получил множество патентов на каталитическую переработку нефти. До сих пор у специалистов-нефтехимиков в ходу термины «гудрифлоу», «удриформинг» и др.; в Англо-русском словаре по химии и переработке нефти приведено семь подобных терминов.

Илья Леенсон

www.krugosvet.ru

Что такое октановое число

Когда водитель заезжает на заправку, он обычно не задумывается над тем, что означает цифра «92», «95» или «98» в обозначении сортов топлива. Просто покупает нужное горючее – и уезжает. А ведь октановое число — это важнейший показатель для бензина. Поэтому любому водителю стоит знать, что это такое.

Октановое число – что это такое

Это способность бензина к воспламенению под высоким давлением (то есть, при сильном сжатии). Чем больше данная цифра – тем большее давление выдержит топливо без появления детонации в двигателе.

Как измеряют октановое число

Методов два – исследовательский и моторный. В обоих случаях используется одинаковая установка УИТ-65 или УИТ-86, представляющая собой одноцилиндровый двигатель с изменяемым количеством оборотов коленчатого вала за минуту:

  • при испытаниях по исследовательскому методу обороты установлены на отметке 600. Полученная цифра характеризует работу двигателя при небольших нагрузках. Именно она и указывается в качестве обозначения вида бензина;
  • когда проводят испытания по моторному методу, та же установка работает уже при 900 оборотах в минуту.
Бензин отличается октановым числом

Результат показывает, как ведёт себя мотор при движении под гору и резком ускорении.

Октановое число по исследовательскому методу всегда выше, чем по моторному. Максимальное октановое число бензина по исследовательскому методу из доступных в продаже – 102. Такое топливо используется в моторах гоночных автомобилей. На обычных заправках максимум – 98-й бензин, но и он встречается далеко не везде.

Кроме того, в продаже есть и компактный бытовой прибор-октанометр ОКТИС-2 ценой около 4500 рублей. Как определяется октановое число с его помощью? Способов два – надеть устройство на пистолет прямо на АЗС или погрузить в ёмкость с бензином. Как показали испытания экспертов журнала «За рулём», ОКТИС-2 даёт небольшую погрешность относительно лабораторных испытаний, однако слишком чувствителен к химическому составу топлива и технологии его получения.

Как повысить октановое число

На нефтеперерабатывающих заводах в исходное сырьё добавляют различные присадки. Раньше был популярен тетраэтилсвинец, но сейчас он запрещён почти по всему миру из-за чрезвычайной токсичности (может быстро привести к инвалидности и даже смерти человека). Ферроцены и марганец «убивают» двигатель и систему выпуска. Одна из самых распространенных из разрешённых сейчас присадок – МТБЭ (метилтретбулиловыйэфир).

Но как повышают октановое число топлива в «бытовых» условиях? Принцип похож. На авторынках и полках магазинов можно встретить огромное количество флаконов (250-300 мл) с громкими названиями вроде «супер октан-корректор», «октан-бустер» или «усилитель моторного топлива». Выпускаются они под множеством торговых марок, включая известные в России и ближайшем зарубежье (например, Астрохим) или даже во всём мире (Liqui Moly, Castrol, Hi-Gear, Runway). На деле главным элементом состава подобных жидкостей является спирт. Его содержится до 90%. В этом нет ничего плохого, поскольку спирт является одним из популярнейших веществ-антидетонаторов и в умеренной концентрации (до 15%) не требует перенастройки двигателя. Оставшиеся 10% состава — это, как правило, различные типы углеводородов, безопасных для мотора.

Однако следует понимать, что если залить «чудо-флакон» в бак (даже полностью соблюдая при этом инструкцию), то невозможно получить, например, из 92-го бензина 95-й.

«Октан-корректор» может пригодиться в экстренной ситуации — если водитель заправился некачественным топливом и услышал детонацию. Тогда бутылочка подобной «химии» поможет доехать до заправки с хорошим бензином.

От октанового числа зависят эксплуатационные свойства топлива

Понижение октанового числа

Такая проблема является актуальной, в первую очередь, для владельцев старых автомобилей. 76-го и даже 80-го бензина сейчас в продаже практически нет (во всяком случае, на сетевых АЗС), а 92-й уже не подходит.

Некоторые автолюбители пытаются добавить керосин или дизельное топливо (что может губительно сказаться на двигателе), другие же мирятся и всё же используют АИ-92. Но реально эффективного и безопасного способа в бытовых условиях снизить октановое число – не существует.

Если бензин – «не такой»

При слишком малом октановом числе (например, если вместо 92-го бензина залить 80-й) произойдёт детонация. Нормальная для работы двигателя скорость сгорания бензина – от 15 до 60 м/с. Когда говорят, что топливо детонирует – значит, оно не сгорает, а взрывается, причём намного быстрее, чем положено, а именно со скоростью 2000-2500 м/с. При этом образуется взрывная волна, которая отражается от стенок цилиндров двигателя. Окружающие слышат громкие и неприятные для уха хлопки. Износ мотора при этом повышается многократно.

Если же, наоборот, водитель «перестарался» и залил бензин с октановым числом больше нужного, то такой бензин будет гореть дольше, чем положено, отдавая при этом больше тепла. Двигатель будет перегреваться. Особенно серьёзно это сказывается на клапанах, прогорание которых возможно уже за 10-20 тысяч километров. Так как при этом мотор будет работать ровнее и тише, то водитель может подумать, что такая замена бензина даже во благо. На самом деле – нет.

Заключение

Далеко не все водители знают, что такое октановое число бензина. Главное, что нужно помнить – заправляться следует бензином именно с таким октановым числом, какое указал производитель автомобиля, поскольку на него рассчитан двигатель. И – ни шагу в сторону.

tolkavto.ru


Смотрите также