Что такое октановое число

От Опубликован

Октановое число (ОЧ) — понятие, с которым знакомы многие автовладельцы. Это техническая характеристика топлива, влияющая на работу двигателя автомобиля. В этой статье мы дадим исчерпывающий ответ на все вопросы, связанные с октановым числом.

Понимание октанового числа

Октановое число бензина указывает на его устойчивость к детонации в процессе запуска двигателя. Этот фундаментальный показатель оценивает способность легковоспламеняющейся жидкости самопроизвольно воспламеняться без участия искры.

Снижение опасности и повышение воспламенения

Чем выше номинал, тем меньше опасность внезапного возгорания. И наоборот, чем ниже значение, тем больше вероятность того, что искра вызовет воспламенение. Октановое число является одним из факторов, влияющих на работу любого двигателя внутреннего сгорания. Когда поршень двигателя достигает высшей точки своего цикла, на воздушно-топливную смесь оказывается сильное давление. Затем подается искра, в результате чего бензин воспламеняется. В результате запускается цепная реакция: поршень движется вниз, приводя в движение вал двигателя.

Влияние октанового числа

Октановое число напрямую зависит от того, как долго бензин выдерживает сжатие до воспламенения. Чем выше октановое число, тем больше времени проходит до воспламенения топлива, что обеспечивает двигателю большую мощность и более эффективную работу. Однако при низком октановом числе топливо воспламеняется быстрее, что может привести к затруднению работы двигателя.

Что такое октановое число?

Октановое число автомобильного топлива можно узнать, изучив его маркировку. Буква «А» означает бензин, а следующая буква (например, «И») — октановое число. Оно определяется в лаборатории с помощью гептана и изооктана. Например, в бензине АИ-95 95% изооктана и 5% гептана. В настоящее время выпускается четыре вида бензина, наиболее популярные — АИ-92 и АИ-95. АИ-98 отличается высоким качеством и подходит для мощных двигателей, а самое низкое значение имеет октановое число АИ-80.

Бензин АИ-100

Бензин АИ-100, созданный специально для автоспорта, нечасто встречается на обычных АЗС. Хотя высококлассные виды топлива можно приобрести, но они не имеют привычной маркировки.

Октановое число

Чистый бензин получают путем сепарации нефти, его огнестойкость составляет от 40 до 60 единиц. Автомобильное топливо состоит из различных компонентов. В нечистый бензин добавляются органические компоненты, которые повышают детонационную стойкость. Октановое число зависит от конечного состава топлива.

Сопротивление воспламенению углеводородов

Углеводороды с простой линейной структурой обладают минимальным сопротивлением воспламенению. Напротив, углеводороды с более сложной структурой — циклической и разветвленной — демонстрируют наибольшую устойчивость. Для повышения этого показателя производители топлива применяют в своем производстве процессы риформинга и каталитического крекинга. Это позволяет увеличить концентрацию углеводородов со сложной структурой и уменьшить количество линейных веществ.

Октановое число, изооктан и гептан: Взаимосвязь

Два углеводорода — гептан (также известный как н-гептан) и изооктан — обычно содержатся в обычном бензине. Для определения октанового числа в лабораториях используются эталонные образцы — изооктан с детонационной стойкостью 100 и гептан с нулевой стойкостью к воспламенению. Это число определяется путем сравнения характеристик различных бензинов с эталонами. Отношение гептана к изооктану и определяет октановое число.

Октаны и детонация

Изооктан при предельном сжатии не воспламеняется самопроизвольно. Гептан воспламеняется при небольшом воздействии. Чем больше изооктана, тем выше октановое число, тем лучше характеристики топлива. Этот показатель влияет на качества двигателя: его выносливость, вырабатываемую мощность, уровень шума при работе. Итак, что же такое детонация?

Детонация: Самопроизвольные реакции в автомобильных двигателях

Детонация — это внезапная и неконтролируемая реакция воспламенения топливной смеси в автомобильном двигателе. При нормальной работе двигателя воспламенение происходит в высшей точке поршня цилиндра. Бензин воспламеняется от искры и горит равномерно с большим выделением энергии. Однако при детонации воспламенение происходит преждевременно. Горящее топливо вызывает тепловое воздействие и давление на стенки цилиндра и поршень, в результате чего бензин взрывается, что приводит к значительному увеличению скорости горения. В обычных условиях скорость движения пламени составляет 15–40 м/с, но при детонации эта величина возрастает до 1500–2000 м/с.

Детонация и ее влияние на двигатель

Детонация в двигателе приводит к разрушениям. Она ускоряет сгорание топлива, нагревает ответственные узлы, вызывает ударную волну при взрыве, повышает температуру в двигателе и создает дополнительное давление на его отдельные узлы — цилиндр и поршень. Все это приводит к тому, что двигатель быстрее выходит из строя, создает повышенный шум и дополнительные вибрации при работе, вырабатывает меньшую мощность и становится менее мощным.

Детонация: Первопричина

Причиной детонации в конечном итоге является несоответствие октанового числа и возможностей двигателя. Если двигатель мощный, давление сжатия высокое, а октановое число ниже рекомендуемого, то топливно-воздушная смесь сгорает до воспламенения свечи зажигания, и поршень в цилиндре перемещается к своей высшей точке.

Недобросовестность производителей

Недобросовестные производители добавляют в топливо пропан, метан и другие элементы для временного повышения октанового числа. Эти присадки быстро испаряются, что в конечном итоге приводит к снижению октанового числа. Существуют методы измерения октанового числа бензина.

Лабораторные методы оценки октанового числа

Для наиболее точного определения октанового числа необходимы лабораторные условия. Производители топливных смесей используют два метода:

Исследовательское октановое число (RON);
Моторное октановое число (MON).

Независимые методы

Независимые методы определения октанового числа могут быть использованы вне лаборатории. К ним относятся:

Антиблокировочный индекс бензина (АКИ);
Моторный метод (М-метод).

Эксперименты с двигателем

Для проведения исследования используется одноцилиндровый двигатель. Создаваемые условия соответствуют движению автомобиля по пригородной автомагистрали. По ГОСТу двигатель работает на частоте 900 оборотов в минуту, температура топливовоздушной смеси составляет 149 градусов Цельсия.

Исследование

Полученное топливо сверяется с эталоном. Устанавливается объем изооктана и гептана в смеси. Двигатель работает в воссозданных условиях городской среды. Смесь подается при температуре 52℃, двигатель вращается со скоростью 600 оборотов в минуту. Продолжаются испытания в соответствии с ГОСТом.

Дифференциация значений единиц измерения

В силу различных условий цифры для указанных измерений не совпадают. В России используется метод специального исследования, в то время как в США — среднее арифметическое двух величин. При заправке автомобиля в международном масштабе необходимо учитывать различия в единицах измерения. Для перевода данных из одной системы в другую можно воспользоваться специальной таблицей октановых чисел.

Измерение уровня октана

Определить октановое число можно самостоятельно с помощью специального прибора — октанометра. Эти приборы можно приобрести в различных магазинах. Правда, даже самые современные и точные приборы имеют погрешность в 5 единиц. Упрощенные варианты не столь точны, и получаемые ими результаты могут отличаться от истинных значений до 10 единиц.

Октанометры: Анализ электропроводности

Октанометры измеряют диэлектрическую проницаемость топлива для определения его детонационной стойкости. Затем это значение сравнивается со значениями образцов, хранящихся в памяти прибора. Приборы нуждаются в регулярной калибровке.

Важно отметить, что октанометры не анализируют непосредственно октановое число. Они анализируют электропроводность, на которую могут влиять не только линейные и циклические углеводороды, но и присадки, не оказывающие прямого влияния на детонационную стойкость. Это означает, что независимое определение практически невозможно.

Максимальное октановое число

Октановое число может достигать 130–140 единиц при добавлении в состав металлоорганических соединений, таких как ферроцен и тетраэтилсвинец. К сожалению, такие добавки запрещены в большинстве штатов из-за их вредности для окружающей среды. С другой стороны, неэтилированный бензин, не содержащий этих запрещенных присадок, может иметь октановое число до 109. Авиационное топливо имеет октановое число 115, а гоночные автомобили заправляются бензином с октановым числом 102.

Способы повышения октанового числа

Для повышения октанового числа используются ренийсодержащие катализаторы, поскольку этот химический элемент приводит к увеличению концентрации углеводородов с разветвленной структурой. Тетраэтилсвинец используется с XXI века как металлоорганическое соединение в нефтепереработке и производстве топлива и является наиболее эффективной присадкой для повышения октанового числа, хотя и был запрещен из-за токсичности. Такие заменители, как сложные эфиры, ароматические углеводороды и спирты, не наносят вреда окружающей среде, но при этом повышают октановое число до 12 пунктов.

Присадки, повышающие октановое число

Для самостоятельного повышения октанового числа можно приобрести различные октан-корректоры, антидетонаторы, универсальные смеси, содержащие спирты и эфиры. Однако разница после введения таких продуктов в бензин обычно составляет всего 2–6 единиц. Кроме того, некоторые присадки могут изменять состав и характеристики топлива. К наиболее распространенным добавкам относятся Totek UMT, Astrohim Octane Plus, Octane Plus Hi Gear, Lavr Next Octane Plus, Octane Plus Liqui Moly.

Снижение октанового числа

Если Ваш автомобиль уже устарел и использует топливо с низким октановым числом, то, возможно, Вам необходимо его снизить. Вот некоторые методы, которые можно использовать для этой цели:

Выветривание

Простой способ снижения октанового числа — оставить топливный бак открытым для испарения летучих компонентов. В среднем это приводит к снижению на 0,5 единицы в день.

Введение в состав керосина

При использовании этого метода трудно точно рассчитать пропорции. Поэтому необходим контроль качества. Кроме того, из-за керосина современные двигатели могут работать некорректно или вообще перестать функционировать. Что произойдет, если в бак залить низкооктановый бензин? Скорость горения воздушно-топливной смеси зависит от октанового числа. В большинстве случаев бензин загорается при воздействии искры, затем медленно сгорает, выделяя энергию. Необходимое октановое число указывается в технической документации на машину или двигатель, предоставляемой производителем. Рекомендуется следовать этим указаниям.

Слишком низкое октановое число

Если октановое число ниже, чем необходимо, то происходит детонация — несвоевременное самовозгорание. В действительности топливо детонирует, сгорает быстрее и выделяет мало энергии.

Слишком высокое октановое число

Если октановое число слишком высокое, то давление от соединения бензина и воздуха в цилиндре не достигает пика, необходимого для правильного сгорания смеси. Топливо будет сгорать гораздо медленнее и неполноценно.

Октановое число имеет значение

Если октановое число недостаточно высокое, автомобиль будет страдать. Он будет не таким мощным, двигатель будет издавать громкие стуки, а для выполнения того же объема работы потребуется больше топлива. Кроме того, повысится температура внутри двигателя, что приведет к снижению эффективности работы катализатора отработавших газов и ускорит его разрушение. Некоторые автомобили оснащены системами предупреждения детонации, которые позволяют заправляться бензином, не соответствующим требованиям, но это не очень хорошая идея. В результате двигатель будет работать хуже, а расход топлива увеличится.

Высокооктановый бензин: Плюсы и минусы

Если октановое число больше, чем необходимо, то существует мнение, что высокооктановый бензин полезен. Однако это не всегда так. Использование октанового числа, превышающего рекомендованное производителем, может привести к негативным последствиям. В цилиндре не будет достигнута необходимая степень сжатия, а топливовоздушная смесь сгорит не полностью.

Постоянное использование высокооктанового бензина приводит к различным проблемам: снижению мощности двигателя, увеличению расхода топлива, более дорогостоящим покупкам топлива, образованию нагара на поршнях, клапанах и свечах зажигания, перегреву выпускных клапанов и их последующему повреждению, а также дорогостоящему ремонту.

Октановое число

Октановое число — это показатель, оценивающий способность бензина противостоять самовозгоранию и взрыву. Для того чтобы автомобиль работал бесперебойно, а двигатель сохранял работоспособность и исправность в течение длительного времени, крайне важно правильно подобрать топливо. Октановое число также оказывает непосредственное влияние на мощность и эксплуатационные характеристики автомобиля.

Топливо