Что такое октановое число двигателя

Что означает октановое число топлива?

Почти все современные машины используют 4-тактовые двигатели. Один из тактов включает сжатие, когда поршень сжимает смесь воздуха и топлива в камере сгорания до того, как ее поджечь искрой свечи. Размер компрессии смеси называют коэффициентом сжатия двигателя. Бензиновый двигатель может иметь коэффициент сжатия 8 -1.

Почти все современные машины используют 4-тактовые двигатели. Один из тактов включает сжатие, когда поршень сжимает смесь воздуха и топлива в камере сгорания до того, как ее поджечь искрой свечи. Размер компрессии смеси называют коэффициентом сжатия двигателя. Бензиновый двигатель может иметь коэффициент сжатия 8 -1.

Октановое число топлива говорит о том, насколько его можно сжать до того момента, как оно самопроизвольно воспламенится. Когда бензиновая смесь воспламеняется из-за сжатия, а не при помощи искры, происходит детонация. Детонация ведет к серьезным повреждениям двигателя, поэтому с ней надо бороться. Низкооктановый бензин (например, АИ-92 справляется с наименьшим коэффициентом сжатия до самовоспламенения).

Коэффициент сжатия двигателя определяет необходимое октановое число бензина. Один из путей увеличения мощности двигателя без изменения его объема – увеличение коэффициента сжатия. Преимущество двигателя с высоким октановым числом на одинаковый вес двигателя – его мощность. Недостаток – топливо стоит дороже.

Слово «октан» имеет такое происхождение: когда сырая нефть подвергается «крекингу» на заводе НПЗ, получается множество углеводородных цепей CH различной длины. Цепи разной длины можно отделить друг от друга и тем самым получить различные виды топлива. Например, Вы наверняка слышали о метане, пропане и бутане. Это все гидрокарбонаты. У метана всего один атом углерода в молекуле. Молекула пропана состоит из трех атомов углерода в цепочке. Бутан – цепочка из четырех атомов, пентан – из пяти, гексан – из шести, гептан – из семи и октан – из восьми.

Гептан очень плохо справляется с компрессией. Он немного сжимается и сразу воспламеняется. Октан отлично справляется с компрессией – его можно легко сжимать без воспламенения. Бензин АИ-98 на 92% состоит из октана и на 8% из гептана. Эта смесь самовоспламеняется только при определенном коэффициенте сжатия и может быть использована только в двигателях, которые не превышают этот уровень.

Во время первой мировой войны было обнаружено, что можно значительно увеличивать октановое число бензина добавлением тетроэтилового свинца (TEL). Это дало возможность использовать более дешевые сорта топлива с добавлением TEL. Появилось понятие «этиловый» или «свинцовый» бензин. К сожалению, у такого топлива имеются следующие недостатки:Свинец забивает катализатор и делает его непригодным для использования в течение минут. Земля покрывается тонким слоем свинца, который токсичен для всего живого, включая человека. Когда свинец запретили, бензин сразу подорожал, потому что перерабатывающие заводы не могли больше наращивать октановое число дешевого топлива.Сегодня только самолетам разрешается использовать свинец, так как авиадвигатели используют октановое число топлива свыше 100. В этом случае 100 – характеристика топлива, а не процент октана в топливе. Добавки TEL наращивают коэффициент сжатия топлива, но не добавляют октана.

В настоящее время инженеры работают над топливом для самолетов без свинцовой добавки. Кстати, двигатели самолетов работают на керосине.

Октановое число

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 бо́льшей удельной мощностью и коэффициентом полезного действия [2] .

Содержание

• 1 Значения
• 2 Испытание топлива
• 3 Виды октановых чисел: ОЧИ и ОЧМ
• 4 Распределение октанового числа
• 5 См. также
• 6 Примечания
• 7 Литература
• 8 Ссылки

Значения [ править | править код ]

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 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 [ править | править код ]

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 [ править | править код ]

1. ↑ Число обозначает среднее арифметическое ОЧМ и ОЧИ данного типа бензина.
2. ↑ 12 Ориентировочное значение; может слегка варьироваться в зависимости от состава конкретных образцов бензина.
3. ↑ 12 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 [ править | править код ]

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.

Тесты продукции

Полезные манипуляции с октановыми числами

Эксперты «АМ» провели исследование нескольких препаратов, повышающих октановое число бензина. С результатами знакомился Юрий ВАСИЛЕНКО

Октановое число — один из главных эксплуатационных показателей бензина. Оно характеризует его детонационную стойкость, иначе говоря, способность противостоять самовоспламенению при сжатии в камере сгорания. Чем больше данный параметр, тем выше его «антидетонационные» свойства. Именно поэтому в современных двигателях, рассчитанных на бензин с октановым числом 95, не рекомендуется, а иногда просто запрещается, использовать бензин с меньшим октановым числом. Последнее в значительной мере касается отечественного топлива, качество которого, особенно в регионах, часто оставляет желать лучшего.

Нужны присадки

Для случаев, когда в силу обстоятельств приходится покупать бензин на незнакомой АЗС и есть сомнения в его качестве, специалисты рекомендуют держать в багажнике пару-тройку флакончиков со специальными присадками, так называемыми октанкорректорами. Они позволяют на несколько единиц повысить октановое число заливаемого в бак топлива. Указанные свойства присадок — способность повышать октановое число бензина — мы и решили проверить во время теста, для которого закупили три образца октанкорректоров. Это немецкий Liqui Moly Octane Plus, а также два российских — «Astrohim Октан Плюс» и Lavr Next Octane Plus. В описаниях продуктов указывалось, что прирост октанового числа с их помощью может варьировать от двух до шести единиц.

Выбор метода

Оценка октанкорригирующих присадок, приобретенных для теста, проводилась совместно с порталом www.autoparad.ru в одной из испытательных лабораторий Российского государственного университета нефти и газа имени И. М. Губкина. Ее сотрудники пояснили, что согласно действующим ГОСТам оценка октанового числа может производиться одним из двух методов: исследовательским или моторным. Поскольку каждый имитирует вполне определенные условия работы двигателя, октановое число одного и того же бензина, фиксируемое по упомянутым выше методам, будет иметь разные значения (в частности, при исследовательском процентов на десять выше, чем при моторном). В связи с этим для каждой марки бензина ГОСТ устанавливает два значения октанового числа: одно — для моторного метода, второе — для исследовательского. Мы остановились на последнем, так как он, по мнению специалистов, дает более наглядную картину прироста октанового числа при добавлении соответствующих присадок.

Индикаторный прибор «ОКТИС-2» российского производства

Перед началом испытаний тем же самым исследовательским методом было измерено октановое число исходного топлива — бензина прямого перегона (прямогонной бензиновой фракции), получаемого путем дистилляции нефти. Октановое число «прямогонки», по результатам измерений, составило 64,8.

Выбор именно такого горючего был сделан ради чистоты эксперимента, поскольку в прямогонном бензине нет присадок и компонентов, которые применяют при производстве обычного бензина, реализуемого на АЗС. Таким образом мы полностью исключили их возможное влияние на рабочие свойства октанповышающих препаратов.

Тест показал.

На основе прямогонного бензина лаборанты приготовили три образца топлива, в каждый из которых был добавлен определенный октанкорректор в пропорции, рекомендованной производителем.

Результаты испытаний порадовали — октановое число всех образцов (см. таблицу) топлива, «замешанных» на исходном прямогонном бензине, после добавления проверяемых октанкорректоров увеличилось более чем на две единицы. Это означает: если бы мы при эксперименте использовали не прямогонный, а стандартный бензин с октановым числом 92, то, по мнению экспертов, прирост данного показателя вполне мог составить три единицы и более. Иначе говоря, присадки Liqui Moly Octane Plus, «Astrohim Октан Плюс» и Lavr Next Octane Plus соответствуют заявленным показателям. Все перечисленные октанкорректоры могут с успехом применяться для улучшения эксплуатационных параметров бензина, качество которого вызывает сомнения.

Наименование октан-корригирующих присадок и их характеристики

Характеристики бензина

Основным эксплуатационным свойством всех бензинов является детонационная стойкость. Детонация — процесс быстрого сгорания рабочей смеси с образованием в камере сгорания ударных волн. Она приводит к прогоранию поршней и выпускных клапанов. К внешним признакам детонации относятся: характерный металлический стук, вибрация, черный цвет отработавших газов, перепады в работе двигателя.

Первым признаком детонации является резкий звонкий стук в двигателе. Многие автолюбители считают, что это стучат поршневые пальцы. Однако, на самом деле, причиной стука являются вибрации деталей двигателя вызываемая ударной волной. Детонация возникает вследствие: несоответствия вида бензина степени сжатия двигателя (слишком низкое октановое число), раннее зажигание, большое количество нагара в камере сгорания, работа двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке, а также низкой частоте вращения коленчатого вала.

Детонационные свойства оцениваются октановым числом. Это число определяется двумя методами — исследовательским и моторным. Как правило, в обозначении бензина вместе с октановым числом пишется и метод, по которому оно определено. Например, буква И — исследовательский. Чем выше октановое число, тем больше стойкость к детонации, а значит больше мощность, а также экономичность.

Высокооктановые бензины получают двумя способами. Первый сложнотехнологический, при котором увеличивают долю высокооктановых компонентов при производстве (неэтилированный бензин). Второй, добавка к бензину тетраэтилсвинца (этилированный бензин). Этот способ более простой и дешевый. В развитых странах практически не используется.

Заливая к себе в бак этилированный бензин, будьте внимательны. Тетраэтилсвинец (а за границей еще и тетраметилсвинец) существенно повышает детонационную стойкость, для чего его, собственно говоря и добавляют.Однако, на автомобилях, оснащенных лямбдазондом и катализатором, поскольку свинец быстро приведет к их поломке.

Маркировка бензина

В нашей стране производят бензины следующих марок: А-72, А-76, А-80, АИ-91, АИ-92, АИ-93, АИ-95 и АИ-98. Есть этилированные, малоэтилированные, неэтилированные, летних, зимние сорта. Этилированные сорта специально окрашивают. Например, А-72 – розовый, А-76 –желтый, АИ-93 -оранжево-красный, а АИ-98 — синий. За границей две основные марки: «Премиум» (1-й сорт, октановое число 97-98) и «Регуляр» (2-й сорт, октановое число 90-94). В Англии и США, а также некоторых других странах выпускается бензин марки«Супер», в котором октановое число 99-102.

Где лучше применять?

Для легковых иномарок используйте бензин с октановым числом не менее 91-92. В машинах, произведенных в 90-е годы, лучше применять топливо с октановым числом не менее 94.

Качество бензина, определяется еще и уровнем загрязненности примесями, кислотами, щелочами, органическими соединениями, сернистыми соединениями. Бензины производимые на постсоветском пространстве часто имеют пониженное качество по указанным выше параметрам. Поэтому топливная система должна быть обязательно оборудована фильтром тонкой очистки, менять который нужно каждые 10000 — 15000 км. Полезно раз в год полностью промыть бак. Для двигателей с впрыском и катализатором используйте бензин не хуже чем АИ-95 неэтилированный или малоэтилированный.

Условия хранения

При длительном хранении бензина его качество ухудшается, поскольку смолы, содержащиеся в нем, образуют соединения коричневого цвета, которые оседают на всех деталях, что сказывается на их износе.

На процессы окисления бензина оказывает влияние ряд факторов. Медь и ее сплавы его ускоряют. Бензин в баке автомобиля, где имеются латунные заборная трубка и фильтрующая сетка, окисляется быстрее, чем в железной канистре. Способствует окислению и свободный доступ воздуха к топливу. В летний период процессы окисления протекают значительно быстрее.

При долгом хранении этилированного бензина в неплотно закрытой емкости уходит легколетучий бромистый этил. Это вещество, которое входит в состав этиловой жидкости и выводит оксиды свинца. Через какое-то время бромистого этила может остаться в бензине так мало, что он не сможет выводить свинец. Это значит, что в двигателе будет больше нагара.

Топливо эффективнее хранить в плотно закрытой таре и в прохладном месте. Здесь пригодятся канистры и аналогичные им емкости. В средней климатической зоне бензин может храниться в плотно закрытых канистрах без существенной потери качества до 12 месяцев, а в баке автомобиля — не более 6 месяцев. Для северных районов сроки увеличиваются в 1,5-2 раза, а для южных — сокращаются вдвое.

Смежные материалы

Требования к бензину

Бензин – это вид топлива, получаемого при переработке нефти, которое обладает низкими детонационными свойствами. Бензин используется в двигателях внутреннего сгорания при принудительном воспламенении от искры. Существует два вида бензина – автомобильный и авиационный, которые по своим свойствам очень похожи.

Фракционный состав бензина

Бензин – это смесь углеводородов, которые обладают различной испаряемостью.