Октановое число, или ОЧ,— понятие, хорошо знакомое автовладельцам. Это важный технический параметр топлива, влияющий на работу двигателя автомобиля. В этой статье вы найдете ответы на все интересующие вас вопросы.
Октановое число бензина показывает, насколько топливо устойчиво к детонации при запуске двигателя. Этот критический показатель выражает способность горючей жидкости воспламеняться без искры.
Риск самовозгорания обратно пропорционален октановому числу
Значение октанового показателя обратно пропорционально опасности самовозгорания. Чем выше показатель, тем ниже риск безыскрового воспламенения. Это имеет большое значение при эксплуатации двигателя внутреннего сгорания. Когда поршень поднимается в пиковое положение, топливно-воздушная смесь оказывается под огромным давлением. Под действием искры бензин воспламеняется, что приводит поршень в движение вниз и приводит в движение вал двигателя.
Октановое число бензина — это показатель его устойчивости к сжатию до воспламенения. При высоком октановом числе топливо дольше держит давление, в результате чего двигатель работает более мощно и плавно. Низкооктановый бензин, однако, воспламеняется слишком быстро, что ухудшает работу двигателя.
Октановое число
Октановое число автомобильного топлива можно определить, изучив маркировку. Буква «А» — знак того, что бензин предназначен именно для автомобилей, а «И» — октановое число, которое рассчитывается в лаборатории. Для измерения ученые сравнивают образцы с эталонами гептана и изооктана (подробнее об этом позже). АИ-95, самый популярный вид топлива, означает, что 95% в нем составляет изооктан, а остальное — гептан. Существует четыре марки бензина, в том числе АИ-92 и АИ-95. АИ-98 отличается высоким качеством и подходит для автомобилей с более мощными двигателями. Самая низкая марка — АИ-80.
Октановое число топлива
Бензин АИ-100 используется исключительно в скоростном автоспорте, поэтому на заправочных станциях он встречается редко. Хотя можно приобрести и премиальные сорта топлива, но они не имеют традиционной маркировки.
Факторы, влияющие на октановое число
Природный бензин получается из нефти в процессе фракционирования и имеет относительно низкую температуру самовоспламенения — от 40 до 60 единиц. Автомобильное топливо, напротив, представляет собой композицию из множества компонентов. Для повышения детонационной стойкости в состав входят органические соединения, что приводит к увеличению октанового числа. Конечный состав топлива определяет его октановое число.
Сопротивление воспламенению и углеводороды
Углеводороды с базовой, линейной структурой, как правило, имеют самый низкий уровень устойчивости к воспламенению. С другой стороны, углеводороды с более сложной структурой, например, циклические и разветвленные, имеют самый высокий уровень. Для повышения этого показателя производители топлива включают в производство риформинг и каталитический крекинг. Это позволяет увеличить концентрацию углеводородов со сложной структурой и уменьшить количество линейных.
Октановое число: гептан и изооктан
Гептан, также известный как н-гептан, и изооктан — два углеводорода, являющиеся обычными компонентами бензина. Для определения октанового числа используются эталонные образцы изооктана с детонационной стойкостью 100 и гептана с нулевой стойкостью к воспламенению. Это число определяется путем сравнения характеристик различных образцов бензина с эталонами в лабораториях. Оно рассчитывается на основе соотношения долей гептана и изооктана.
Влияние октанового числа на работу двигателя
Изопентан не воспламеняется самопроизвольно даже при сильном сжатии, в то время как гептан воспламеняется при минимальном контакте. Чем больше изопентана, тем выше октановое число, что приводит к улучшению свойств топлива. Это значение влияет на такие характеристики двигателя, как запас хода, мощность, которую он выдает, и шум, который он издает во время работы. Что такое детонация?
Детонация — неконтролируемый взрыв
Детонация — это реакция самопроизвольного сгорания, происходящая без искры. При нормальной работе двигателя поршень в цилиндре достигает своей высшей точки, и бензин воспламеняется от искры, равномерно сгорая и выделяя огромную энергию. Однако при детонации воспламенение происходит преждевременно, в результате чего топливо взрывается, что приводит к его ускоренному горению. Обычно скорость пламени составляет от 15 до 40 м/с, но при детонации она резко возрастает до 1500–2000 м/с.
Детонация: Разрушительное воздействие на двигатели
Детонация наносит двигателям огромный ущерб. Она ускоряет горение, вызывает перегрев жизненно важных деталей, ударную волну, возникающую при взрыве, повышает температуру внутри двигателя и оказывает дополнительное давление на его составные части — цилиндр и поршень. Это приводит к ускоренному износу, сильному шуму при работе, снижению энергоотдачи и, как следствие, к снижению производительности.
Детонация: Ее происхождение
Явление детонации возникает в результате дисбаланса между октановым числом топлива и особенностями работы двигателя. В мощном двигателе давление, оказываемое на топливно-воздушную смесь, больше. Если октановое число ниже рекомендуемого значения, то повышенная нагрузка приведет к воспламенению бензина до срабатывания свечи зажигания и достижения поршнем высшей точки.
Недобросовестность производителей
Предприниматели часто добавляют в нефтепродукты пропан, метан и другие компоненты для искусственного повышения октанового числа. Эти элементы нестабильны, поэтому быстро испаряются, что приводит к резкому снижению октанового числа. Существуют методики определения октанового числа бензина.
Лабораторные методики
Методы расчета октанового числа можно разделить на лабораторные (экспертные) и независимые. Рассмотрим каждую категорию более подробно. Лабораторные методы дают наиболее точный октановый рейтинг. Компании, производящие топливные смеси, используют две стратегии:
Варьирование двигателя для исследований
В данном исследовании используется модель одноцилиндрового двигателя и воспроизводятся условия реального времени при движении автомобиля по пригородному шоссе. За основу анализа взят ГОСТ, двигатель установлен на 900 оборотов в минуту, а топливная смесь с воздухом — на 149℃.
Сравнение топлива
В ходе исследования проводится сравнение расчетного топлива со стандартным. Определяется содержание изооктана и гептана. Двигатель работает в условиях, воспроизводящих городскую среду. Смесь подается при температуре всего 52℃, двигатель вращается со скоростью 600 оборотов в минуту. Данное исследование также соответствует нормам ГОСТа.
Определить октановое число самостоятельно
Определить октановое число можно самостоятельно с помощью октанометра. Такие приборы продаются в магазинах, но самые сложные и точные варианты могут содержать погрешность до пяти пунктов. Более простые приборы могут давать результаты, отличающиеся от реального значения на 10 пунктов.
Октанометры — как они работают?
Октанометры — это приборы, измеряющие диэлектрическую проницаемость исследуемого топлива. Сравнивая полученные значения с заранее сохраненными в памяти прибора образцами, можно сделать обоснованное заключение. Для нормального функционирования октанометров необходима регулярная калибровка.
**Важно отметить, что октанометры измеряют не само октановое число, а электропроводность. На этот показатель могут влиять не только углеводороды с линейной и циклической структурой, но и другие присадки, не оказывающие влияния на детонационную стойкость. Таким образом, независимая оценка невозможна.
Максимальное октановое число
Октановое число может составлять от 130 до 140 единиц, если в качестве присадок используются металлоорганические соединения, такие как ферроцен и тетраэтилсвинец. Однако в большинстве штатов эти присадки запрещены из-за их вредного воздействия на окружающую среду. Обычный неэтилированный бензин, не содержащий таких присадок, имеет октановое число 109 единиц. В то же время для самолетов используется топливо с октановым числом 115 единиц, а для гоночных автомобилей — с октановым числом 102 единицы.
Повышение октанового числа
Существует несколько способов повышения октанового числа топлива. Один из них — введение в процесс переработки катализаторов с рением. Этот химический элемент повышает концентрацию углеводородов с разветвленной структурой. Другой вариант — использование присадок, таких как эфиры, ароматические углеводороды и спирты. Эти вещества не влияют на экологичность бензина, но могут повышать октановое число до двенадцати единиц. В прошлом в качестве присадки использовался тетраэтилсвинец, который в настоящее время запрещен из-за своей токсичности.
Повышение октанового числа с помощью присадок
Для повышения октанового числа выпускаются различные октан-корректоры, антидетонаторы, универсальные смеси со спиртами и эфирами. Однако повышение октанового числа редко превышает 2–6 единиц. Кроме того, некоторые присадки могут влиять на состав и свойства топлива. К числу популярных присадок относятся Totek UMT, Astrohim Octane Plus, Octane Plus Hi Gear, Lavr Next Octane Plus, Octane Plus Liqui Moly.
Понижение октанового числа
Если ваш автомобиль более старый и работает на топливе с более низким октановым числом, то необходимо принять меры по снижению октанового числа. Вот несколько способов сделать это:
Выветривание
Просто оставьте бак с бензином открытым для испарения летучих веществ. Обычно это приводит к снижению октанового числа примерно на 0,5 единицы в день.
Введение в состав керосина
Рассчитать правильные пропорции керосина крайне сложно, поэтому контроль его качества крайне важен. Кроме того, заливка в бак бензина с более низким октановым числом может негативно сказаться на работе двигателя и даже привести к его выходу из строя. Октановое число — это показатель скорости сгорания топливно-воздушной смеси, и соответствующее октановое число указывается в технической документации на двигатель. Важно соблюдать эти указания.
Если октановое число слишком низкое, то возникает детонация — самопроизвольное сгорание топлива раньше времени. На самом деле топливо сгорает быстро с минимальным выделением энергии. При повышении октанового числа давление газа и воздуха в цилиндре при сжатии не достигает максимума, необходимого для правильного сгорания смеси. Топливо сгорает гораздо медленнее и не полностью.
Если октановое число ниже требуемого
Использование топлива с низким октановым числом приводит к снижению мощности двигателя и появлению отчетливого металлического стука. Увеличится расход бензина, а катализатор отработавших газов станет слабее и быстрее разрушится из-за повышения температуры двигателя. Некоторые современные автомобили оснащены системами предупреждения детонации, которые позволяют использовать газ с октановым числом ниже рекомендованного производителем. Это сомнительный способ экономии, поскольку он приводит как к снижению мощности двигателя, так и к увеличению расхода топлива.
Более высокое октановое число не обязательно лучше
Часто считается, что более высокооктановое топливо лучше, но это не всегда так. Слишком высокое октановое число может иметь негативные последствия. При неправильном сжатии топливно-воздушная смесь не будет сгорать должным образом, что снизит производительность двигателя, увеличит расход топлива и приведет к дорогостоящим покупкам у насоса. Кроме того, на поршнях, клапанах и свечах зажигания может образовываться нагар, а выпускные клапаны могут перегреваться, что приведет к дорогостоящему ремонту.
Характеристики автомобиля и октановое число
Октановое число топлива дает информацию о его устойчивости к неконтролируемому сгоранию, известному также как детонация, в двигателе. Этот показатель очень важен для определения мощности двигателя, а также эксплуатационных характеристик автомобиля. Очень важно правильно выбрать бензин, чтобы обеспечить бесперебойную работу автомобиля и гарантировать максимальную производительность двигателя в течение длительного времени.