Что означает октановое число – Какой бензин лучше — гоночный АИ-102 или обычный АИ-98? — журнал За рулем

Содержание

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

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.

Литература

  • Гуреев А. А., Жоров Ю. M., Смидович E. В. Производство высокооктановых бензинов. М. 1981;
  • Гуреев А. А., Серёгин Е. П., Азев В. С. Квалификационные методы испытания нефтяных топлив. М. 1984.
  • http://www.lib.tpu.ru/fulltext/v/Bulletin_TPU/2011/v318/i3/16.pdf

Ссылки

Октановое число бензина - что это такое и на что влияет?

 

Октановое число бензина — важный показатель. От него зависят эксплуатационные свойства топлива, динамические и другие характеристики автомобиля. Под данным понятием подразумевается мера стойкости к детонации (возгоранию) этого типа топлива. Существуют определенные стандарты для различных видов бензина. Различные типы двигателей рассчитаны на использование бензина с определенным октановым числом.

Что же такое октановое число?

Октановое число, это мера химической стойкости бензина к автоматическому зажиганию. Чем больше октановое число бензина, тем он устойчивее к возгоранию. А возгорание влечет за собой выход двигателя из строя. На что влияет октановое число? Дело в том, что во время такта сжатия поршень начинает сжимать топливно-воздушную смесь. Когда смесь оказывается под высоким давлением, она может самопроизвольно возгораться. Это серьезная проблема в том случае, когда смесь загорается до того, как ласт искру свеча зажигания. Самопроизвольное воспламенение, которое профессиональным языком называется «детонация» может спровоцировать появление громкого шума.

Грохот напоминает звон монет, которые вы кидаете в копилку. Звук и стон возникает по той причине, что самовоспламенение приводит к образованию волн высокого давления, которые сталкиваются между собой. Детонация может повредить внутренние компоненты двигателя. Возгорание легко расплавит поршневые отверстия, и даже погнет шатуны. В итоге двигатель придется ремонтировать. Однако в наше время этого практически не происходит по той причине, что производители используют компьютерные блоки управления двигателем.

Благодаря детонационным датчикам, которые представляют собой электронные преобразователи небольшого размера, закрепленные на блоке двигателя, могут обнаруживать характерные для детонации частоты. Когда датчики фиксируют появление частот, модуль, управляющий коробкой передач, выполняет ряд действий, направленных на возвращение контроля воздушно-топливной смеси. Блок либо понижает уровень наддува в двигателях, либо оттягивает время появления искры в свечах, либо откорректировать состав топливной смеси, дабы обезопасить двигатель от поломки.

На что влияет октановое число?

При работе автомобиля топливо в его двигателе перемешивается с воздухом, после чего полученная смесь поступает в камеру сгорания, где и поджигается при помощи искры. Если эта смесь не имеет достаточной стойкости к самовоспламенению, происходит взрыв с неприятными последствиями для двигателя.

Чтобы таких проблем не возникало, при производстве транспорта автомобильные концерны производят двигатели с высокой степенью сжатия.

Именно здесь и имеет значение октановое число. Двигатели с более высокой степенью сжатия требуют бензина, имеющего более высокое октановое число.

Как правило, их устанавливают в спортивные или представительские машины, то есть чем лучше и дороже транспорт, чем выше сжатие в его двигателе, тем выше должно быть октановое число в заправляемом топливе.

Как влияет использование бензина с повышенным или пониженным октановым числом на работу двигателя

Для каждой марки и модели автомобиля заводом-изготовителем предусмотрен бензин с определенным октановым числом. Узнать его можно из руководства по эксплуатации авто. Но что же произойдет, если не придерживаться рекомендаций?

Применение топлива с меньшим октановым числом, как мы уже знаем, ведет к детонации. Кроме этого увеличивается расход, снижается мощность двигателя, а при длительной нагрузке на него возможно прогорание клапанов, перегрев двигателя, выход из строя деталей поршневой группы. При использовании бензина с большим октановым числом ничего страшного не произойдет, разве, что немного снизится динамика за счет более длительного времени сгорания горючей смеси.

 

Ниже представлена таблица, из которой можно узнать, какое топливо лучше подойдет для двигателей с разной степенью сжатия.

Степень сжатия Марка бензина
< 10 АИ-92 (кроме «Турбо»)
10-12 АИ-95
12-14 АИ-98

Как понизить октановое число бензина

С недавнего времени с заправок исчез бензин с октановым числом 76 и 80. Но при этом большое количество техники, которая ещё на данный момент эксплуатируется, требует для своей нормальной работы именно такое топливо. Особенно часто возникают такие сложности с мотоблоками, выпущенными около 10 лет назад или же более. Приобретать новый — достаточно дорогостоящее мероприятие. Именно поэтому вопрос по поводу снижения октанового числа бензина очень актуален.

При заливке 92-го бензина вместо 80 или даже 76 двигатель обычно работает неровно, либо заводится и сразу глохнет. Потому прежде, чем использовать 92-ой, следует понизить его октановое число до приемлемого в конкретном случае. Существует несколько «народных» способов осуществить данную процедуру в домашних условиях: оставить канистру с бензином на открытом воздухе с незакрученной пробкой — каждый день величина октанового числа снижается на 0.5; использовать как добавку керосин — данный метод ранее использовался на старых автомобилях (достаточно сложно будет выбрать подходящие пропорции). При этом прежде, чем использовать такой метод, необходимо будет обязательно измерить величину октанового числа.

Степень сжатия и октановое число

Благодаря высокой степени сжатия двигатель вырабатывает больше мощности при меньшем сжигании топлива. Степень сжатия – показатель того, насколько плотно сжата топливно-воздушная в цилиндре. В современных двигателях степень сжатия 10 к 1, но если речь идет о двигателях с прямым впрыском топлива, то она может быть выше. Если двигатель с наддувом, то степень сжатия наоборот, меньше. Производители автомобилей должны знать тонкие нюансы, которые не приведут к возгоранию. Именно октановое число играет здесь большую роль. Высокая степень сжатия обычно у двигателей, которые используются в спорткарах. Они почти всегда нуждаются в топливе, у которого высокое октановое число, и которое реже воспламеняется. Бензин с высоким октановым числом, не влияет на расход горючего. Необходимо понимать, что высокое внутрицилиндровое давление требует горючего с более высоким октановым числом, для того, чтобы предостеречь двигатель от повреждений, вызванных самовоспламенением. Однако ошибиться может каждый, и залить в бак не тот сорт бензина.

Что будет, если в бензобак «подать» не тот бензин?

Если автомобиль требует горючего премиум класса, а вы залили бензин с октановым числом 87, при этом начинаете слышать внутри нехарактерные звуки, то вам необходимо очень деликатно обращаться с автомобилем до тех пор, пока вы не доедете до заправочной станции. Причем не всегда вы будете слышать какой-либо шум в двигателе. Неправильный «бензин» станет причиной снижения производительности. Расход топлива увеличится в разы. Тепло начнет попадать в выхлопной катализатор, в результате чего его прочность будет снижена. Не заливайте в бак бензин с меньшим октановым числом, чем вам порекомендовал производитель.

САМЫЕ РАСПРОСТРАНЁННЫЕ ПРИСАДКИ, ПОВЫШАЮЩИЕ ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО

В последнее время химики постоянно работают над созданием различного рода присадок, способных максимизировать октановое число бензина. Повышение достигается посредством добавления в основной состав бензина различных ароматических и парафиновых углеводородов, все такие вещества являются алканами с разветвлённым строением. После добавления таких компонентов, естественно, октановое число возрастает на несколько ступеней, однако приобретённый запах в несколько раз неприятнее низкооктанового бензина. Ещё один минус бензина, оснащённого присадками, — это его летучесть. Когда топливо длительно хранится в открытой канистре или ёмкость воздействует с окружающей средой, октановое число бензина понижается, ввиду чего такого рода бензин лучше использовать пока он «свежий».

Во времена СССР, чтобы значительно повысить октановое число, в топливо добавляли тетраэтилсвинец, такое вещество являлось ядовитой смесью, одной из составляющих которой был свинец. Несмотря на прекрасную эффективность, которую тетраэтилсвинец показал на практике, его ядовитые свойства вкупе с быстрым уничтожением каталитических нейтрализаторов и лямбда-зондов, повсеместно встречаемых практически во всех современных машинах, с течением времени заставили учёных отказаться от его активного использования. Эту присадку впоследствии заменили средства, основанные на марганце, правда, сейчас они тоже находятся под запретом ввиду различных экологических соображений.

Довольно распространено среди «продвинутых» автолюбителей такое вещество, как ферроцен. Такого рода современная присадка содержит большое количество железа, из-за которого после длительного использования на свечах появляется трудно выводимый налёт, обладающий отличной токопроводностью, заметить его можно по яркому оттенку красноватого цвета. Этот налёт негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках автомобиля, одновременно уменьшая работоспособность и срок службы свечей.

Можно встретить бензины, в которых повышение октанового числа достигается добавлением других присадок. Используемые примеси способны выполнять широкий спектр различных задач, наряду с уменьшением разного рода вредных примесей из топлива (серы и воды) они способны очистить детали силового агрегата и всей топливной системы. Наиболее безвредной на сегодняшний день для составляющих мотора является антидетонационная примесь, которая называется метилтретбутиловый эфир. С недавнего времени именно эта присадка широко распространена не только в России, но и на Украине, и в Европе. Посредством качественной примеси автовладелец может получить качественное топливо, такой бензин будет обладать октановым числом со 110 единицами. Стоит отметить, что это разновидность авиационного топлива. В бензин добавляется газовый конденсат, его октановое число всегда превышает отметку в 100 единиц.

92 или 95? Какой бензин лучше лить? Пару слов об октановом числе и степени сжатия. Просто о сложном

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:

Октановое число — Википедия

Указание октановых чисел в системе AKI[en] на американской АЗС

Окта́новое число́ — показатель, который характеризует детонационную стойкость топлива, применяемого в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания (обычно бензина, не используется при характеристике дизельного топлива и авиационного керосина[1]). Бензин с более высоким октановым числом может выдержать более высокую степень сжатия в цилиндрах двигателя без досрочного самовоспламенения (стука в двигателе, «детонации») и потому может применяться в двигателях с бо́льшими удельной мощностью и коэффициентом полезного действия[2].

За эталон взята смесь изооктана (2,2,4-триметилпентана) и н-гептана в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием[1]; октановое число соответствует содержанию (в процентах по объёму) изооктана в эталонной смеси. Поскольку изооктан с трудом самовоспламеняется даже при высоких степенях сжатия, топливо с большей детонационной стойкостью имеет более высокое октановое число.

Для товарного бензина октановое число обычно находится в пределах 70-95, то есть его детонационная стойкость такая же, как и у смеси изооктана и гептана с 70-95 % изооктана. Максимальное значение октанового числа (эквивалент чистого изооктана) равно 100, из-за крайне низкой детонационной стойкости н-гептана чистый гептан принят за минимум с октановым числом, равным 0. При применении антидетонационных присадок возможно достижение более высокой детонационной стойкости, чем у чистого изооктана. Для таких бензинов существует условная октановая шкала, где значения идут выше 100, а эталонной смесью является изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца.

Поскольку реальное топливо не является смесью изооктана и гептана, результаты сравнения слегка зависят от метода испытаний: различают исследовательское октановое число (ОЧИ) и моторное октановое число (ОЧМ). Разница между ОЧИ и ОЧМ называется чувствительностью топлива (англ. fuel sensitivity). Для характеристики детонационной стойкости топлива в реальных условиях эксплуатации применяются также фактическое октановое число (в испытаниях двигателя на стенде) и дорожное октановое число (в испытаниях на дороге непосредственно на автомобиле)[3].

Детонация в двигателе на слух воспринимается как «стук» — характерный металлический звон. Он создаётся волнами давления, возникающими при быстром сгорании смеси и отражающимися от стенок цилиндра и поршня. При этом снижается мощность двигателя и ускоряется его износ, а при возникновении детонационных волн двигатель может быть повреждён или разрушен. Впервые эти явления были исследованы в 1921 году английским инженером Гарри Рикардо[en], который предложил первую шкалу детонационной стойкости бензинов. Долгое время основным антидетонатором служил тетраэтилсвинец, однако в настоящее время использование этилированного бензина запрещено из-за его токсичности, и для повышения октанового числа применяются другие антидетонационные присадки.

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 так называемое 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) слегка 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

Значения октанового числа углеводородов и различных видов топлива
Вещество
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—89 80—94
Бензины каталитического риформинга 77—93 83—100
Бензин Н-80[t 1] 76[t 2] 84
Бензин АИ-92 83,5[t 2] 92
Бензин АИ-95 85,0[t 3] 95
Полимербензин 85 100
Алкилат 90 92
Алкилбензол 100 107
Этанол 100 105
Керосин 30
Ацетон >100
Метил-трет-бутиловый эфир 100—101 117[t 4][t 3]
  1. ↑ Число обозначает среднее арифметическое ОЧМ и ОЧИ данного типа бензина.
  2. 1 2 Ориентировочное значение; может слегка варьироваться в зависимости от состава конкретных образцов бензина.
  3. 1 2 Норма по СТО 00044434-006-2005 с изм. 1—5.
  4. ↑ Октановое число было определено при смешении с бензином.

Исследовательское октановое число (ОЧИ) (англ. Research Octane Number — RON) 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 °C и угле опережения зажигания 13°. Оно показывает, как ведёт себя бензин в режимах малых и средних нагрузок.

Моторное октановое число (ОЧМ) (англ. Motor Octane Number — MON) определяется также на одноцилиндровой установке, при частоте вращения коленчатого вала 900 об/мин, температуре всасываемой смеси 149 °C 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[4].

Октановое число AKI[en] является средним арифметическим между ОЧИ и ОЧМ. Используется на АЗС в США, Канаде, Бразилии и некоторых других странах.

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 имеет датчики детонации, позволяющие использовать любой бензин с октановым числом 91—98, однако для двигателей с высокой степенью сжатия может быть необходимо использовать бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98.

См. также

Примечания

Литература

  • Гуреев А. А., Жоров Ю. М., Смидович Е. В. Производство высокооктановых бензинов. — М.: Химия, 1981. — 224 с. — 2670 экз.
  • Гуреев А. А., Серёгин Е. П., Азев В. С. Квалификационные методы испытания нефтяных топлив. — М.: Химия. — 200 с. — 3300 экз.
  • Смышляева Ю. А., Иванчина Э. Д., Кравцов А. В., Зыонг Ч. Т., Фан Ф. Разработка базы данных по октановым числам для математической модели процесса компаундирования товарных бензинов // Известия Томского политехнического университета. — 2011. — Т. 318, № 3. — С. 75—80.

Ссылки

Октановое число — WiKi

Указание октановых чисел в системе AKI[en] на американской АЗС

Окта́новое число́ — показатель, который характеризует детонационную стойкость топлива, применяемого в двигателях внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием (обычно бензина, не используется при характеристике дизельного топлива и авиационного керосина[1]). Бензин с более высоким октановым числом может выдержать более высокую степень сжатия в цилиндрах двигателя без досрочного самовоспламенения (стука в двигателе, «детонации») и потому может применяться в двигателях с бо́льшими удельной мощностью и коэффициентом полезного действия[2].

За эталон взята смесь изооктана (2,2,4-триметилпентана) и н-гептана в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием[1]; октановое число соответствует содержанию (в процентах по объёму) изооктана в эталонной смеси. Поскольку изооктан с трудом самовоспламеняется даже при высоких степенях сжатия, топливо с большей детонационной стойкостью имеет более высокое октановое число.

Для товарного бензина октановое число обычно находится в пределах 70-95, то есть его детонационная стойкость такая же, как и у смеси изооктана и гептана с 70-95 % изооктана. Максимальное значение октанового числа (эквивалент чистого изооктана) равно 100, из-за крайне низкой детонационной стойкости н-гептана чистый гептан принят за минимум с октановым числом, равным 0. При применении антидетонационных присадок возможно достижение более высокой детонационной стойкости, чем у чистого изооктана. Для таких бензинов существует условная октановая шкала, где значения идут выше 100, а эталонной смесью является изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца.

Поскольку реальное топливо не является смесью изооктана и гептана, результаты сравнения слегка зависят от метода испытаний: различают исследовательское октановое число (ОЧИ) и моторное октановое число (ОЧМ). Разница между ОЧИ и ОЧМ называется чувствительностью топлива (англ. fuel sensitivity). Для характеристики детонационной стойкости топлива в реальных условиях эксплуатации применяются также фактическое октановое число (в испытаниях двигателя на стенде) и дорожное октановое число (в испытаниях на дороге непосредственно на автомобиле)[3].

Детонация в двигателе на слух воспринимается как «стук» — характерный металлический звон. Он создаётся волнами давления, возникающими при быстром сгорании смеси и отражающимися от стенок цилиндра и поршня. При этом снижается мощность двигателя и ускоряется его износ, а при возникновении детонационных волн двигатель может быть повреждён или разрушен. Впервые эти явления были исследованы в 1921 году английским инженером Гарри Рикардо[en], который предложил первую шкалу детонационной стойкости бензинов. Долгое время основным антидетонатором служил тетраэтилсвинец, однако в настоящее время использование этилированного бензина запрещено из-за его токсичности, и для повышения октанового числа применяются другие антидетонационные присадки.

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 так называемое 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) слегка 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

Значения октанового числа углеводородов и различных видов топлива
Вещество
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—89 80—94
Бензины каталитического риформинга 77—93 83—100
Бензин Н-80[t 1] 76[t 2] 84
Бензин АИ-92 83,5[t 2] 92
Бензин АИ-95 85,0[t 3] 95
Полимербензин 85 100
Алкилат 90 92
Алкилбензол 100 107
Этанол 100 105
Керосин 30
Ацетон >100
Метил-трет-бутиловый эфир 100—101 117[t 4][t 3]
  1. ↑ Число обозначает среднее арифметическое ОЧМ и ОЧИ данного типа бензина.
  2. 1 2 Ориентировочное значение; может слегка варьироваться в зависимости от состава конкретных образцов бензина.
  3. 1 2 Норма по СТО 00044434-006-2005 с изм. 1—5.
  4. ↑ Октановое число было определено при смешении с бензином.

Исследовательское октановое число (ОЧИ) (англ. Research Octane Number — RON) 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 °C и угле опережения зажигания 13°. Оно показывает, как ведёт себя бензин в режимах малых и средних нагрузок.

Моторное октановое число (ОЧМ) (англ. Motor Octane Number — MON) определяется также на одноцилиндровой установке, при частоте вращения коленчатого вала 900 об/мин, температуре всасываемой смеси 149 °C 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[4].

Октановое число AKI[en] является средним арифметическим между ОЧИ и ОЧМ. Используется на АЗС в США, Канаде, Бразилии и некоторых других странах.

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 имеет датчики детонации, позволяющие использовать любой бензин с октановым числом 91—98, однако для двигателей с высокой степенью сжатия может быть необходимо использовать бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98.

См. также

Примечания

Литература

  • Гуреев А. А., Жоров Ю. М., Смидович Е. В. Производство высокооктановых бензинов. — М.: Химия, 1981. — 224 с. — 2670 экз.
  • Гуреев А. А., Серёгин Е. П., Азев В. С. Квалификационные методы испытания нефтяных топлив. — М.: Химия. — 200 с. — 3300 экз.
  • Смышляева Ю. А., Иванчина Э. Д., Кравцов А. В., Зыонг Ч. Т., Фан Ф. Разработка базы данных по октановым числам для математической модели процесса компаундирования товарных бензинов // Известия Томского политехнического университета. — 2011. — Т. 318, № 3. — С. 75—80.

Ссылки

Что такое октановое число?

Автомобильный транспорт по мере своего развития предъявлял все большие требования не только к количеству, но и к качеству бензина. С количеством все понятно. А вот что входит в понятие качества?

Давайте рассмотрим процесс сгорания бензина в двигателе. Это сложный физико-химический и технологический процесс, связанный с выполнением противоречивых требований.

Прежде всего, карбюрация — смешение бензина с воздухом. Если топливная смесь бедна, то есть в ней много воздуха и мало топлива, то температура горения и, следовательно, температура рабочего тела (продуктов сгорания) в двигателе снижаются.

А эффективность всякой тепловой машины” в том числе и двигателя внутреннего сгорания, зависит как раз от перепада температур рабочего тела в начале и конце рабочего процесса. Это непреложное требование термодинамики. Кроме того, при работе на бедной топливной смеси снижается мощность двигателя, повышается интенсивность закоксовывания цилиндров, поршней и клапанов, снижается КПД...

Лучше всего сжигать топливную смесь с минимальным избытком топлива. Но необходимо обеспечить равномерность горения, не допускать его взрывного характера.

Однако не все углеводороды сгорают одинаково. Многие из них образуют в качестве промежуточных перекисные соединения и продукты их распада — свободные радикалы. Все эти вещества очень нестойки, склонны к взрыву. Вот и получается иногда:
искра от пламени зажгла топливную, смесь, фронт пламени пошел по цилиндру, а в верхней его части накапливаются перекиси. И когда остается еще 15—20% неизрасходованной топливной смеси, происходит взрыв. Скорость распространения пламени при этом увеличивается в сотни раз — до 2500 м/с! Ударная волна многократно отражается от стенок цилиндра и от поршня, начинаются вибрации, в двигателе появляется характерный металлический стук... Словом, происходит детонация.

При прочих одинаковых условиях наибольшей склонностью к детонации отличается н-гептан, а наименьшей — 2,2,4-триметилпентан (изооктан). Эти углеводороды и были приняты в качестве эталонных при определении так называемого октанового числа.

Эта условная величина определяется следующим образом. Представьте себе испытательный стенд, где размещен одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с карбюратором. При испытаниях этот двигатель запускают на исследуемом топливе, а специальные датчики фиксируют все показатели режима, характеризующие степень детонации. После этого подбирают смесь эталонных топлив — н-гептана и изооктана, при которых двигатель ведет себя точно так же, как и при исследуемом топливе. Детонационная стойкость н-гептана принимается равной нулю, а изооктана равной ста. А дальше понятно — процентное содержание изооктана в эталонной смеси и есть характеристика детонационной стойкости бензина. Так, скажем, если изооктана в смеси 80%, то и октановое число (ОЧ) считают равным восьмидесяти пунктам.

Другими словами, октановое число — относительная и безразмерная величина, не имеющая физического смысла.
Но это еще не все. Двигатели бывают разные; условия, в которых Они работают, тоже неодинаковы. Скажем, одно дело стабильность сгорания топлива в двигателе тяжелого грузовика, работающего на пониженных передачах, и совсем другое — детонация в двигателе легкового автомобиля, работающего в форсированном режиме на высоких оборотах.

Из-за этого в стандартах разных стран появились различные методы испытаний детонационной стойкости бензина. Наибольшее распространение получили моторный и исследовательский методы. Моторный метод имитирует более жесткие условия работы двигателя. При этом топливная смесь после карбюрации нагревается до 149 °С, а частота вращения выдерживается постоянной 900 об/мин. По исследовательскому методу частота вращения снижается до 600 об/мин, а смесь не подогревается вообще.

Соответственно, и октановые числа по моторному и исследовательскому методу маркируются по-разному — МОЧ и ИОЧ.

Естественно, при использовании разных методов и результаты измерений различаются, иногда довольно существенно. Так, ароматические углеводороды С6-С8 дают различия в измерениях ИОЧ и МОЧ до 10 пунктов.

Строго говоря, наилучшую картину антидетонационной стойкости можно получить по среднему показателю:

(МОЧ + ИОЧ)/2

Этот показатель получил название октанового индекса. Он широко распространен в американской специальной литературе. Однако до принятия его в качестве официального стандарта дело пока не дошло. Для оценки разных сортов товарного бензина обычно выбирается какой-то один индекс. Так, по ГОСТу; октановое число автомобильных бензинов А-66, А-72 и А-76 измеряется по моторному методу. А вот высокооктановые бензины АИ-93, АИ-95, АИ-98 тестируются по исследовательскому методу, о чем говорит литера “И” в марке бензина.

Cогласитесь, стало понятнее, но не на много, поэтому ниже выкладываю еще материал об октановых числах и вырезки из справочника по автомобильным бензинам.

Октановые числа

Как определяются исследовательское, моторное и компрессионное октановые числа. В начале 20-ого столетия, инженеры были озадачены поведением двигателей самолетов, которые саморазрушались без очевидной причины. Вдруг в работающем двигателе в его поршнях образовывалась дыра. Скоро они выяснили, что виновником этого является взрыв топлива, а проблема обнаружена в изменяющемся качестве топлива. Стало очевидно, что необходима система оценки топлива.

В то время партии топлива, которые измерялись, казались идентичными, но в них всё-таки было большое различие в качестве, даже среди партий, которые происходили из той же фабрики.

Поэтому производители топлива стали пробовать сравнивать качество топлива с помощью ряда химических тестов, которые оказались ненадежными в определении момента взорвется или будет детонировать данное топливо, когда оно будет использоваться в реальном мире моторов.

Поэтому были созданы специальные двигатели с единственным цилиндром и с переменной степенью сжатия как платформа стандартизованных испытаний. Теперь все, что вы должны были сделать, это сжимать проверяемое топливо кривошипом, вплоть до начала момента детонации, а затем делать запись – это и будет самая высокая возможная степень сжатия бензина. Такие двигатели были распределены различным топливным лабораториям, и был рожден стандарт измерений. Или так думали испытатели.

Но после испытания в различных местах было обнаружено, что одно и это же самое топливо показывает разные числа степени сжатия в зависимости от атмосферных условий. Тогда было решено выбрать два чистых и доступных вещества, чтобы откалибровать все испытательные механизмы. Для того чтобы химически чистые вещества давали бы предсказуемую постоянную работу при которой можно было бы установить стандарт самого «высокого» и самого «низкого» уровня.

Снова были произвольно выбраны два первичных стандартных топлива, изооктан (2,2,4-триметилпентан) и n-гептан, которым назначены «октановые» числа 100 и нуль, соответственно. Тогда, все испытательные двигатели могли быть «установлены на нуль» с помощью n-гептана, в то время как верхний диапазон также мог быть определен с помощью изооктана (2,2,4-триметилпентана).

Между прочим, октан оказался недостаточным названием с точки зрения «оценки детонационной стойкости», потому что у молекулы n-октана (C8h28) оно фактически оставляет -17!

«Октановая» оценка топлива основана на сравнении характеристики детонации с различных смесей n-гептана и изооктана. Например, оценка октановое 92 означает, что проверяемое топливо при нормальных условиях работы в стандартном двигателе, работает также как и смесь, которая состоит из 92 частей изооктана и восьми частей n-гептана. Числа выше 100 просто определяют потенциал работы лучше, чем у чистого изооктана.

Но, начиная с тех ранних дней, процедура стандартизации топлива разделилась на несколько типов испытаний, самые распространенные из которых, - исследовательское октановое число, моторное октановое число и компрессионное октановое число.

Тесты исследовательского октанового числа и моторного октанового числа используют один и тот же одноцилиндровый двигатель переменного сжатия, но отличаются от теста компрессионного октанового числа определяемого при более высоких оборотах мотора на его впуске.<

Далее, выдержка из автомобильного справочника о бензинах и их марках.

Автомобильный бензин

Для приготовления автомобильного бензина используют бензины прямой перегонки, бензины термического крекинга, бензины каталитического крекинга и каталитического риформинга, бензины коксования (для низкооктановых бензинов), алкилбензин, изопентан, толуол (для высокооктановых бензинов), бутан, бутан-бутиленовую фракцию, пентан-амиленовую фракцию и газовый бензин. Для повышения детонационной стойкости автомобильного бензина используют антидетонационные присадки, из которых самыми распространенными являются тетраэтилсвинец (ТЭС) и метилтретбутиловый эфир (МТБЭ). Используется в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием.

Содержание серы в автомобильном бензине меняется от 0,05 до 0,1%. Автомобильный бензин изготовляют зимних и летних сортов, которые отличаются давлением насыщенного пара. Маркируют по октановым числам, замеренным по моторному или исследовательскому методу, или по обоим методам одновременно.

Выпускают автомобильный бензин марок А-72 (этилированный и неэтилированный, летний и зимний), А-76 (этилированный и неэтилированный, летний и зимний), А-80 (этилированный и неэтилированный), АИ-91 (неэтилированный, летний и зимний), А-92 (этилированный и неэтилированный, летний и зимний), АИ-93 (этилированный, летний и зимний), АИ-95 «Экстра» (неэтилированный летний) и АИ-95 (неэтилированный, летний и зимний).

В разных регионах мира используются разные марки автомобильного бензина. В Европе распространены марки «суперплюс» или «супер» (неэтилированный, летний и зимний), «премиум» или «европейский» (неэтилированный, летний и зимний), «немецкий» (этилированный, летний и зимний), «итальянский» (этилированный, летний и зимний), «регулар» (неэтилированный, летний и зимний). В США применяется автомобильный бензин марок «регулар», «мидгрейд», «премиум» и «суперпремиум». Все марки бывают как летние, так и зимние. В США применяется только неэтилированный или, вернее, малоэтилированный автомобильный бензин с содержанием свинца менее 0,0026 г/л. В Азиатско-Тихоокеанском регионе применяется автомобильный бензин марок 91RON, 92RON, 95RON, 97RON. Все они малоэтилированные (летние) с содержанием свинца до 0,01 г/л. Аббревиатура RON составлена из первых букв английских слов research octane number (октановое число по исследовательскому методу). При написании марок бензина используются разные значения октановых чисел, поэтому при подборе аналогов необходимо ознакомиться с описанием каждой марки. Производство автомобильного бензина в мире равно примерно 900 млн т в год, что составляет 30% от общего производства нефтепродуктов.

Автомобильный бензин марки А-72

Автомобильный неэтилированный бензин низкого качества с содержанием свинца не более 0,013 г/л. Содержит продукты термического и каталитического крекинга, коксования и пиролиза, прямогонный бензин и антиокислительные присадки. Плотность не нормируется. Октановое число по моторному методу — 72, по исследовательскому методу не нормируется.

Автомобильный бензин марки А-76

Автомобильный бензин низкого качества. Содержит продукты термического и каталитического крекинга, коксования и пиролиза, прямогонный бензин, антиокислительные и антидетонационные присадки. Самая распространенная марка бензина для использования в сельском хозяйстве.

А-76 производят этилированный (желтого цвета) с содержанием свинца не более 0,17 г/л и неэтилированный (бесцветный) с содержанием свинца не более 0,013 г/л. Плотность не нормируется. Октановое число по моторному методу — 76, а по исследовательскому методу не нормируется, но обычно близко к 80. При определении экспортной цены бензина этой марки базисным сортом является Naphta со скидкой 10—12 долл. США за 1 т.

Автомобильный бензин марки А-80

Автомобильный бензин обычного качества. Содержит антидетонационные присадки. производят этилированный с содержанием свинца не более 0,15 г/л и неэтилированный с содержанием свинца не более 0,013 г/л. Содержание серы — не более 0,05%. Плотность — не более 0,755 г/смА-803. Октановое число по моторному методу — 76, а по исследовательскому методу — 80. Фактически — это бензин марки с немного улучшенными характеристиками.

Автомобильный бензин марки А-92

Автомобильный бензин обычного качества. Содержит антидетонационные присадки. Самая распространенная марка бензина в крупных городах РФ и Украины. производят этилированный с содержанием свинца не более 0,15 г/л и неэтилированный с содержанием свинца не более 0,013 г/л. Содержание серы — не более 0,05%. Плотность — не более 0,77 г/смА-923. Октановое число по моторному методу — 83, а по исследовательскому методу — 92. По качеству близок к европейской марке «регулар» и азиатской 92RON, но содержит на 30% больше свинца.

Автомобильный бензин марки АИ-91

Автомобильный бензин обычного качества. Содержит антидетонационные присадки. производят неэтилированный (бесцветный) с содержанием свинца не более 0,013 г/л. Содержание серы — не более 0,1%. Плотность не нормируется. Октановое число по моторному методу — 82,5, а по исследовательскому методу — 91. По качеству близок к европейской марке «регулар» и азиатской 91RON, но содержит на 30% больше свинца.

Автомобильный бензин марки АИ-93

Автомобильный бензин обычного качества. Этилированный АИ-93 готовят на основе бензина каталитического риформинга мягкого режима, с добавлением толуола и алкилбензина. Для повышения давления паров добавляют фракцию прямой перегонки с температурой кипения до 62°С или бутан-бутиленовую фракцию. Неэтилированный АИ-93 готовят на основе бензина каталитического риформинга жесткого режима с добавлением алкилбензина, изопентана и бутан-бутиленовой фракции. Содержит антидетонационные присадки.
АИ-93 производят этилированный (оранжево-красного цвета) с содержанием свинца не более 0,37 г/л и неэтилированный (бесцветный) с содержанием свинца не более 0,013 г/л. Содержание серы — не более 0,1%. Плотность не нормируется. Октановое число по моторному методу — 85, а по исследовательскому методу — 93. Специально для экспорта производился этилированный АИ-93 без добавления красителя, с содержанием свинца не более 0,15 г/л и серы не более 0,001%. При определении экспортной цены бензина этой марки базисным сортом является европейский «регулар».

Автомобильный бензин марки АИ-95

Автомобильный бензин улучшенного качества. Готовят на основе бензина каталитического крекинга легкого дистиллятного сырья с изопарафиновыми и ароматическими компонентами и добавкой газового бензина. Содержит антидетонационные присадки. производят неэтилированный (бесцветный) с содержанием свинца не более 0,013 г/л. Плотность не нормируется. Октановое число по моторному методу — 85, а по исследовательскому методу — 95. По качеству близок к европейской марке «премиум» и азиатской 95RON, но содержит на 30% больше свинца.

Автомобильный бензин марки АИ-95 «Экстра»

Автомобильный бензин улучшенного качества. Готовят на основе бензина каталитического крекинга легкого дистиллятного сырья с изопарафиновыми и ароматическими компонентами и добавкой газового бензина. Содержит антидетонационные присадки.
АИ-95 производят неэтилированный (бесцветный), свинец в нем отсутствует. Плотность — не более 0,720 г/см3, содержание серы — не более 0,05%, давление насыщенных паров — не менее 53,3 кПа (400 мм рт. ст.). Октановое число по моторному методу — 85, а по исследовательскому методу — 95. По качеству близок к европейской марке «премиум» и азиатской 95RON, но лучше, так как не содержит свинца.

Что такое октановое число ?

Каждый водитель, будь он опытным или нет, знает, что технические параметры двигателя, его надежность, а так же долговечность во многом зависят от свойств используемого бензина. А вот основной характеристикой горючего является так называемое октановое число, которым обозначается детонационная стойкость, и чем она выше, тем лучше.

Детонация – это воспламенение бензина, которое происходит самопроизвольно и нарушает при этом правильный процесс сгорания. Это нарушение ведет к падению мощности и повышает токсичность отработанных газов. При всём этом во время детонации происходит так называемый «стук пальцев» — резкие удары, приводящие к износу двигателя.

Октановое число получают при смещении в определенных компонентах горючего топлива. Изооктан практически не является взрывоопасным, если давление повышается. Его детонационная стойкость имеет значение 100. В это же время другая составляющая, н-гептан, является абсолютно нестойкой при повышении давления. По этой причине принято считать, что н-гептан обладает детонационной стойкостью 0. Именно от смеси этих компонентов зависит значение октанового числа топлива. Есть, конечно, и третье вещество, которое называется триметилпентан, но от него мало зависит изменение главной характеристики бензина.

Кроме всего прочего, нередко можно встретить бензин со значением ОЧ более 100. Такое значение достигается благодаря добавлению в топливо всевозможных присадок. Обычно при этом добавляют так называемые ароматические углеводороды, а так же алканы (парафиновые углеводороды) разветвленного строения. Следует отметить, что при этом высокооктановое топливо будет иметь более выраженный запах, нежели горючее, обладающее более низким октановым числом. Из-за этого фактора бензин с высоким ОЧ является более летучим. Контакт с окружающей средой «ароматного» горючего будет понижать со временем его октановое число. Именно из-за этого можно утверждать, что бензин должен всегда быть «свежим».

Помимо алканов и ароматических углеводородов для повышения ОЧ могут добавлять и ферроцен. Эта присадка содержит железо и ведет к появлению на свечах образования красноватого оттенка, которое является токопроводящим. Этот налет ведёт к ухудшению эксплуатационных характеристик, а так же неизбежно ведет к уменьшению срока службы самих свечей зажигания.

От октанового числа во многом зависит скорость, с которой будет сгорать бензин. Чем выше значение ОЧ используемого топлива, тем более плавным и длительным будет сгорание. Двигатель будет работать четко, плавно и равномерно, а мощность при этом не снизится.

Октановое число измеряется при помощи незамысловатого прибора – октанометра. Прибор, правда, дает погрешность в измерениях на 5-10 единиц. Поэтому без лабораторных исследований невозможно определить точное октановое число.

США, в отличие от нашей страны, пользуются другим показателем качества бензина, который называется октановым индексом. Октановый индекс – это значение октановых чисел, которое получается по исследовательскому и моторному методам измерения. Япония же пользуется исключительно исследовательским методом.

Использовать высокооктановый бензин, правда, можно далеко не на всех автомобилях. Существуют машины с двигателем, который рассчитан на бензин с низким октановым числом, ведь при первой прогонке получается бензин с ОЧ 70. Использование, например, бензина с числом 95 неизбежно приведет к перенастройке впускных и выпускных клапанов в полной мере и даже к замене определенных составляющих двигателя. То есть, бензин в подобном случае будет сгорать дольше, чем требуется, а мощность будет неизбежно падать, что, скорее всего, приведет к поломке.

Точно так же нельзя применять низкооктановое топливо для двигателей, которые рассчитаны на высокооктановое топливо. При длительном использовании автомобиля в таких условиях это может привести к прогоранию поршней и выпускных клапанов.

бензоколонка - тут видны октановые числа бензина

бензоколонка — тут видны октановые числа бензина

Октановое и цетановое число: в чем разница?

Чем октан отличается от цетана: Бензин против дизеля

Сегодня мы поговорим о таком редко обсуждаемом обывателями явлении, как октановое и цетановое числа в топливе. Что это такое в сравнении одно с другим? В чем разница? Где применяется октан, а где цетан? И нужно ли мне это знать?

 

Октановое число

Начнем с основ, самого простого и распространенного показателя, октанового числа. Он используется в качестве шкалы оценки бензина. Октановое число, как слышали скорее всего многие, является показателем, который характеризует детонационную стойкость бензина, то есть возможность топливу сопротивляться самопроизвольному воспламенению при сжатии.

 

Что это означает? Бензин с более высоким октановым показателем может быть сжат до более высоких атмосфер (высокого давления), при этом топливовоздушная смесь не воспламенится раньше времени. Иными словами, можно подвести такой вывод под одной из тех цифр, что мы обычной видим на заправках: 92, 95, 98, – это показатель того, насколько вы можете сжать воздушнотопливную смесь прежде чем бензин в ней загорится.

C₈H₁₈ Макет октана

 

Если происходит преждевременное возгорание топлива, до того, как в заданный промежуток времени проскочит электрическая искра, мы получим так называемую детонацию, крайне вредное для любого мотора явление, с которым инженеры уже давно научились бороться. Как видим, в том числе при помощи топлива.

 

Кстати, а знали ли вы, что шкала алканов, в которые входят в том числе и октаны, простирается от 0, этот показатель соответствует гептану (C₇H₁₆) до показателя в 100 единиц, что соответствует октану (C₈H₁₈)? Теперь знаете или по крайней мере вспомнили. Вот такое небольшое отступление в химические дебри школьной программы.

 

Чем еще полезен высокооктановый бензин, кроме отсутствия или минимального присутствия возможности детонации? При высоком показателе компрессии двигатель способен развить больше крутящего момента при одном и том же объеме израсходованного топлива. То есть, двигатель становится эффективным. При этом двигатель позволяет заранее выставить фазы, что даст временной запас при движении поршня в верхнюю мертвую точку и оптимально поджечь смесь.

 

И наконец, благодаря вышеназванным плюсам, высокооктановое топливо лучше работает в двигателях с турбинами и нагнетателями.

 

Пару слов о низкооктановом бензине. Все те показатели, только со знаком минус, наблюдаются у топлива с низким октановым числом. Этим обусловлено использования бензинов АИ-80, 92 и в относительно маломощных атмосферных моторах.

 

Цетановое число

Цетан используется для схожей шкалы оценки, только у дизельного топлива. Характеристика воспламеняемости дизельного топлива, определяющая период задержки горения рабочей смеси.

 

Что это значит? Это измерение временного промежутка, с того момента, когда топливо впрыскивается в цилиндр и когда это топливо начинает гореть. По науке – промежуток времени, проходящий от впрыска топлива в цилиндр до начала его воспламенения.

 

Высокое цетановое число дизельного топлива, будет являться измеренным показателем того, насколько топливо быстро воспламеняется после впрыска в цилиндры. И, наоборот, низкое цетановое число, означает, что для поджигания топлива потребуется некоторый временной промежуток.

C16H34 Макет цетана 

 

Измеряется показатель цетана также по шкале углеводородов, крайний левый в которой будет 1-метилнафталин, (C11H10) – отображается 0, 100 – цетан (C16H34).

 

Преимущество ускоренного возгорания дизельного топлива заключается в том, что двигатель работающий на нем может развивать больше крутящего момента, задержка зажигания будет минимальной, скорость набора оборотов будет выше. Синхронизация работы фаз при помощи работы двигателя на высокоцетановом топливе может проводиться более точно, воспламеняя топливовоздушную смесь в тот момент, когда требуется развить максимальный крутящий момент.

 

Финальным плюсом высокого показателя цетана можно назвать низкие выбросы углеводородов в атмосферу, поскольку такое топливо сгорает полнее. Но, при этом, как показывают исследования, твердых частиц из выхлопной трубы выбрасывается больше, чем у дизельного топлива с низким показателем цетана.

 

Как бы то ни было, чем выше цетановое число, тем лучше, это показатель более качественного ДТ.

 

Надеемся теперь вопросов не возникнет.

 

Видео взято с YouTube-канала: "Engineering Explained"