Что такое октановое число

От Опубликован

Понятие «октановое число» (ОЧ) знакомо большинству водителей. Это фундаментальная техническая характеристика, влияющая на работу двигателя автомобиля. В этой статье мы ответим на все интересующие вас вопросы.

Октановое число бензина отражает его сопротивление воспламенению при запуске двигателя. Этот важнейший показатель отражает способность горючей жидкости воспламеняться без искры, т. е. самопроизвольно.

Октановое число и горение

Чем выше октановое число, тем меньше вероятность самовозгорания. И наоборот, чем ниже этот показатель, тем больше вероятность воспламенения. Это число играет важную роль в работе любого двигателя внутреннего сгорания. Когда поршень находится в крайнем верхнем положении во время цикла работы двигателя, топливно-воздушная смесь испытывает большое давление. Под действием искры бензин воспламеняется, в результате чего поршень перемещается вниз, приводя в движение вал.

Октановое число и производительность двигателя

Более высокое октановое число означает, что газ может выдержать большее сжатие, прежде чем сработает, что приводит к увеличению выработки энергии в двигателе и более плавному циклу работы. При низких октановых числах топливо воспламеняется быстрее, что приводит к ухудшению характеристик двигателя.

Октановое число автомобильного топлива

Октановое число автомобильного топлива определяется по его маркировке. Буква «А» означает, что бензин предназначен специально для автомобилей. Следующая после «А» буква обозначает октановое число, которое рассчитывается в результате лабораторных испытаний. Для оценки образцов их сравнивают с характеристиками двух эталонов — гептана и изооктана. Например, маркировка «АИ-95» означает, что 95% топлива составляет изооктан, а остальное — гептан. В настоящее время выпускается четыре вида бензина. Наиболее известными являются АИ-92 и АИ-95. АИ-98 — самый качественный и подходит для современных автомобилей с мощными двигателями. Наименьшее значение имеет октановое число АИ-80.

Октановое число: Влияние состава топлива

Бензин АИ-100 предназначен для гоночных автомобилей и редко встречается на обычных АЗС. В продаже имеется фирменное топливо премиум-класса, однако оно не имеет традиционной маркировки. Октановое число связано с составом топлива: чистый бензин, получаемый при фракционировании нефти, имеет низкую огнестойкость — от 40 до 60 единиц. Для повышения детонационной стойкости в чистый бензин добавляют органические вещества, что приводит к изменению октанового числа.

Углеводороды с простой структурой

Углеводороды с линейной молекулярной структурой, как правило, обладают минимальной устойчивостью к воспламенению.

Углеводороды со сложной структурой

Напротив, соединения с более сложной структурой — циклической или разветвленной — демонстрируют максимальную стойкость.

Процессы нефтепереработки

Для повышения этого показателя производители топлива внедряют в производство процессы риформинга и каталитического крекинга. Это увеличивает долю углеводородов со сложной структурой и уменьшает количество линейных.

Октановое число, изооктан и гептан

Гептан, или н-гептан, и изооктан — два углеводорода, входящие в состав обычного бензина. Для определения октанового числа используются эталонные образцы изооктана с детонационной стойкостью 100 и гептана с сопротивлением воспламенению 0. Этот показатель определяется в лабораториях путем сравнения характеристик различных бензинов с эталонами. Октановое число представляет собой отношение количеств гептана и изооктана.

Детонация и ее влияние на качество топлива

Изооктан, выжатый до предела, сам по себе не воспламеняется. Гептан, напротив, загорается при малейшем воздействии. Чем больше изооктана содержится в топливе, тем выше его октановое число и тем лучше его эксплуатационные характеристики. Этот показатель влияет на характеристики двигателя, в том числе на его мощность, запас хода и шум при работе. Рассмотрим, что такое детонация и как она влияет на качество топлива.

Детонация

Детонация — это химический процесс, который происходит без использования искры и не регулируется зажиганием в двигателе. В высшей точке поршня, когда двигатель работает нормально, искра вызывает горение, которое происходит равномерно, выделяя большое количество энергии. Однако при детонации воспламенение происходит преждевременно, и топливо начинает сгорать, выделяя тепло и давление на стенки и поршень. Поэтому топливо сгорает гораздо быстрее, практически «взрывается» — скорость пламени может увеличиться с 15–40 м/с до огромных 1500–2000 м/с.

Детонация и двигатель

Детонация может нанести серьезный ущерб двигателю. Она ускоряет процесс сгорания, в результате чего избыточное тепло направляется на основные компоненты. Кроме того, при взрыве образуются ударные волны, не дающие энергии, что еще больше повышает температуру и давление в двигателе.

В результате детонация приводит к ускоренному износу, увеличению шума, издаваемого двигателем, и снижению мощности. Кроме того, звук, издаваемый двигателем, может приобретать неприятный металлический оттенок. Все это приводит к тому, что двигатель работает не лучшим образом.

Источник детонации

Явление детонации возникает из-за разницы между октановым числом и техническими характеристиками двигателя, а именно из-за давления, которое создается в топливно-воздушной смеси. В мощных двигателях интенсивность сжатия высока, и если октановое число ниже положенного, то из-за повышенной нагрузки топливо сгорает до тех пор, пока не возникнет искра и поршень цилиндра не достигнет своей максимальной верхней точки.

Недобросовестность производителей

Некоторые компании склонны подмешивать в нефтепродукты пропан, метан и другие химические вещества для временного повышения октанового числа. Это искусственно повышает показатель, однако эти элементы являются летучими и быстро испаряются, что приводит к снижению октанового числа. Существуют различные методы измерения октанового числа бензина.

Оценка октанового числа — лабораторные и независимые методы

Для эффективного определения октанового числа необходимо проведение лабораторных исследований. При этом производители топливных смесей обычно используют два подхода.

Лабораторные методы

Лабораторные исследования позволяют наиболее точно определить октановое число. Такие методы используются производителями топливных смесей.

Двигатель

Для исследования используется одноцилиндровый модельный двигатель. Воспроизводятся реальные условия, аналогичные движению автомобиля по пригородному шоссе. Для анализа применяется ГОСТ, согласно которому частота вращения двигателя составляет 900 оборотов в минуту, а температура подаваемой топливной смеси с воздухом — 149 градусов Цельсия.

Исследование

Расчетное топливо измеряется по эталону, устанавливается содержание изооктана и гептана в составе. Используется двигатель, работающий в условиях, воспроизводящих городскую среду. Смесь подается при температуре 52℃, двигатель вращается со скоростью 600 оборотов в минуту. Исследования проводятся в соответствии с ГОСТом.

Разница в единицах измерения

Результаты измерений не совпадают в силу различных обстоятельств. В России используется другой подход к исследованию, в то время как в США вычисляется среднее арифметическое двух числовых значений. Заправляя свой автомобиль за рубежом, не забывайте о различиях в единицах измерения. Для пересчета из одной системы в другую рекомендуется использовать таблицу октановых чисел.

Измерение октанового числа

Определить октановое число можно самостоятельно с помощью специализированного измерительного прибора — октанометра, который можно приобрести в магазинах. Однако даже самые современные и точные модели могут иметь погрешность в 5 пунктов. Базовые приборы менее точны и могут отклоняться от фактического значения максимум на 10 единиц.

Октанометры: Принцип работы

Октанометры измеряют диэлектрическую проницаемость исследуемого топлива, а затем сравнивают полученные результаты с записанными в память образцами. Требуется регулярная калибровка. Важно отметить, что октанометры измеряют не само октановое число, а его электропроводность. На нее могут влиять не только углеводороды, циклические и линейные, но и различные присадки, не оказывающие прямого влияния на детонационную стойкость топлива. Это делает практически невозможным независимое определение октанового числа.

Максимальное октановое число

Максимальное значение октанового числа может достигать 130–140 единиц при добавлении металлоорганических соединений, таких как ферроцен и тетраэтилсвинец. К сожалению, из-за вредного воздействия на окружающую среду эти соединения запрещены во многих странах. Таким образом, неэтилированный газ, не содержащий этих запрещенных веществ, может достигать максимального октанового числа только 109 единиц. Октановое число авиационного топлива составляет 115 единиц, а гоночные автомобили заправляются бензином с октановым числом 102 единицы.

Повышение октанового числа

Существуют различные стратегии повышения октанового числа топлива. Это и введение катализаторов, содержащих рений, который повышает концентрацию углеводородов с разветвленной структурой, и использование присадок, таких как эфиры, ароматические углеводороды и спирты. Последний вариант не наносит вреда окружающей среде, но может повысить октановое число до двенадцати пунктов. Кроме того, в свое время широко применялся тетраэтилсвинец, однако в настоящее время он запрещен из-за своей токсичности.

Различные октан-корректоры

В продаже имеются различные октан-корректоры, антидетонаторы и универсальные смеси для повышения октанового числа. Однако эффект от этих продуктов минимален, обычно они повышают его максимум на две-шесть единиц. Кроме того, некоторые из этих присадок оказывают влияние на состав и характеристики топлива.

Снижение октанового числа на старых автомобилях

Если у вас старый автомобиль, работающий на топливе с низким октановым числом, есть несколько способов его снижения.

Выветривание

Просто оставьте бак с бензином открытым и дайте летучим веществам испариться. Это приведет к тому, что октановое число будет снижаться примерно на половину единицы каждый день.

Задача составления керосина

При изготовлении керосина очень сложно определить правильные пропорции. Это требует постоянного контроля качества. Кроме того, при заправке керосином современные двигатели могут снижать свою эффективность или работать со сбоями.

Октановое число бензина является важнейшим элементом, определяющим воспламенение, скорость горения и синтез энергии топливно-воздушной смеси. Необходимо точно соблюдать октановое число, указанное производителем двигателя или машины. Несоблюдение этого требования может привести к серьезным последствиям.

Слишком низкое октановое число

При недостаточном октановом числе происходят взрывы — преждевременное воспламенение. Топливо, по сути, взрывается, быстро сгорает, но при этом выделяет минимум энергии.

Высокое октановое число

Если октановое число выше, то давление в цилиндре при сжатии воздушно-топливной смеси не достигает предельного уровня, необходимого для нормального сгорания. Топливо сгорает медленно и неполноценно.

Низкооктановый бензин: Сомнительная экономия

Использование бензина с низким октановым числом может привести к снижению мощности двигателя и появлению металлического стука. Это также приводит к увеличению расхода топлива. Катализатор выхлопных газов ослабевает, а значит, быстрее выходит из строя. Некоторые современные автомобили оснащаются системами предупреждения детонации, позволяющими использовать бензин с более низким октановым числом. Однако это сомнительная экономия, так как при этом происходит как увеличение расхода топлива, так и снижение мощности двигателя.

Высокооктановый бензин: Хорошо это или плохо?

Если октановое число бензина выше рекомендуемого уровня, многие считают, что это хорошо. Однако это не всегда так. Если компрессия в цилиндре недостаточна, то топливно-воздушная смесь не будет сгорать должным образом.

Постоянное использование высокооктанового топлива может привести к серьезным проблемам: снижению мощности двигателя, увеличению расходов на топливо, образованию нагара на поршнях, клапанах и свечах зажигания, повышению температуры выпускных клапанов, приводящему к их поломке и дорогостоящему ремонту.

Устойчивость к самовозгоранию

Октановое число — это показатель устойчивости топлива к самопроизвольному воспламенению, или детонации. Этот показатель является одним из основных факторов, определяющих мощность двигателя и эксплуатационные характеристики машины. Для того чтобы автомобиль работал бесперебойно, а двигатель служил долго и был максимально производительным, крайне важно выбрать соответствующий бензин.

Топливо