Октановое число — это соотношение изомеров и октана к гептану, которое дает представление о таких эксплуатационных характеристиках бензина, как запас хода, детонационная стойкость и мощность. Важно знать, как измерять и регулировать октановое число, чтобы обеспечить оптимальные эксплуатационные характеристики бензина.
Сопротивление бензина воспламенению
Стойкость бензина к воспламенению при работе двигателя определяется путем оценки процентного соотношения различных веществ. Чем выше октановое число, тем надежнее воспламенение. Это устанавливается в ходе лабораторных экспериментов, когда стандартная смесь сравнивается с испытуемым образцом. Например, если образец состоит из 5% гептана и 95% изооктана, то топливо маркируется как «95». Таким образом, можно легко определить количество негорючего изооктана.
Какие факторы влияют на октановое число?
Бензин, получаемый из сырой нефти, имеет низкую детонационную стойкость — до шестидесяти единиц. Для его повышения используются специальные процессы и компоненты. Октановое число определяется количеством циклических и разветвленных углеводородов. Для повышения их количества используются процессы риформинга и крекинга, а также дополнительные компоненты.
Неожиданное сгорание
Неконтролируемое и самопроизвольное воспламенение топлива в двигателе известно как «детонация». Это невероятно опасный процесс, поскольку температура внутри двигателя резко повышается, а скорость сгорания увеличивается с 15 м/с до 1,5 км/с. Детонация вызывает закоксовывание камеры сгорания, образование ударных волн, перегрев, что приводит к ускоренному износу двигателя из-за его нестабильной работы.
Отношение N-гептана и изооктана к детонации
Использование низкосортного топлива или топлива с меньшим октановым числом, чем предписано производителем, может привести к детонации. Это связано с тем, что такое топливо содержит вещества, которые легко испаряются.
Для понимания детонации были изучены скорости воспламенения различных элементов. Исследования показали, что н-гептан более склонен к воспламенению, чем изооктан, который более стабилен.
Понимание октановых чисел
Выяснилось, что высококачественный бензин, устойчивый к давлению, должен содержать значительную долю изооктана и минимальное количество н-гептана. Как же рассчитать октановое число?
Для определения октанового числа используются два метода: моторный (предполагает работу двигателя в имитационных условиях) и исследовательский (испытание двигателя в реальных условиях движения). Результаты этих двух методик не совпадают, поскольку используются разные параметры измерения. Разница между результатами свидетельствует о горючести топлива. Поэтому необходимо учитывать детонационную стойкость, которая во всех странах обозначается и описывается по-разному.
Сравнение образцов бензина
Для проведения исследований используются одноцилиндровые двигатели, работающие на неравной мощности. Цель экспериментов — оценить образцы в сравнении с эталонной смесью и выбрать тот, который соответствует тем же показателям. Самостоятельная оценка бензина производится с помощью экспресс-тестов. Работа этих приборов заключается в сравнении результатов измерений с эталонной базой. Точность результатов зависит от добавленных производителем присадок к топливу.
Неэтилированное топливо: максимальная детонационная стойкость
С развитием технологий качество бензина становится все более высоким. Эксперименты показали, что благодаря использованию современных форсунок детонационная стойкость может достигать 140 единиц. Однако по экологическим соображениям это не представляется возможным, так как в состав присадок входят металлоорганические вещества.
Поэтому максимальная детонационная стойкость для неэтилированного топлива составляет 109 единиц.
Повышение октанового числа
Максимальные значения октанового числа авиационного бензина могут составлять от 115 единиц. Современные автомобили рассчитаны на использование бензина с октановым числом 95 или 98 единиц. Для гоночных автомобилей может потребоваться бензин с октановым числом до 102 единиц. Как же повысить октановое число?
Повысить детонационную устойчивость можно двумя способами:
- Изменить технологический процесс. Введение катализаторов на основе рения позволяет увеличить количество разветвленных углеводородов.
Введение присадок
В состав топлива введен тетраэтилсвинец — токсичное вещество, а также эфир, спирт и ароматические углеводороды. Это позволило повысить детонационную стойкость топлива на 10–12 единиц, но увеличило вероятность образования паровой пробки. Кроме того, при длительном хранении смесь теряет свои качества.
Тетраэтилсвинец — мощный антидетонатор
Тетраэтилсвинец — наиболее распространенный антидетонатор, известный своим высоким индексом вязкости. Это замечательное свойство позволяет повысить октановое число на 17 единиц. Однако в чистом виде он не используется из-за образующегося при его сгорании оксида свинца, который приводит к образованию углеродистых отложений на элементах двигателя. Для борьбы с этим тетраэтилсвинец комбинируют с дибромпропанолом, бромистым этилом или дирометаном, что позволяет избавиться от продуктов образования оксида свинца и снизить нагрузку на детали двигателя.
Повышение октанового числа
Повысить октановое число бензина, используемого в домашних условиях, можно путем добавления определенных веществ. Наиболее распространенными являются:
- Lavr Next Octane Plus — до 6 ед.
- Astrohim Octane Plus — от 3 до 5 единиц
- Octane Plus — от 2 до 2,5 единиц
- Liqui Moly Octane Plus — от 2 до 5,5 единиц
Использование этих продуктов позволит не только повысить октановое число, но и улучшить другие свойства бензина, влияющие на работу двигателя.
Понижение октанового числа
Низкооктановое топливо уже не выпускается, но техника, которой требуется такое топливо, еще существует. Для снижения октанового числа возможны такие варианты:
-
Смешивание с керосином. Сложность заключается в том, чтобы найти правильную пропорцию.
-
Испарение. В состав используемых присадок входят компоненты, которые испаряются. Оставив топливные баки открытыми, можно получить низкооктановый бензин. Скорость испарения составляет около 0,5 единиц в сутки.
Важность контроля качества топлива
Правильный выбор топлива для автомобиля очень важен, поскольку оно должно соответствовать требованиям производителя по октановому числу. Несоблюдение этих рекомендаций может привести к повышенному расходу топлива, снижению мощности двигателя и ряду других проблем, таких как металлический звон, сбои в работе системы зажигания и охлаждения. Поэтому крайне важно тщательно следить за качеством используемого топлива.
Невыгодное использование высокооктанового топлива
Использование высокооктанового топлива с более высокими значениями, чем указано производителем, не выгодно. Это может привести к увеличению стоимости бензина и неполному сгоранию топлива.
Измерение октанового числа
Детонационная устойчивость оценивается путем сравнения пропорциональной калибровочной зависимости. Для этого используется эталонный образец и применяется специальная технология компандирования при производстве бензина.
Недостатки измерения качества топлива
Трудно определить качество неопознанного топлива. Не имея единого стандартного метода его получения (крекинг или риформинг), приходится изготавливать различные приборы для измерения октанового числа конкретных образцов.
Используемые измерительные приборы
На рынке представлены приборы отечественного и зарубежного производства, используемые для измерений, такие как OCTIS и Digatron. Аналогично работают и специальные установки, такие как OCTANE-IM, OCTANOMETER PE-7300M, SHATOX SX-100M, которые измеряют октановое число в сравнении с эталонными показателями.
Тем не менее, поскольку топливо каждого производителя имеет свои характеристики, результаты будут отличаться. Поэтому калибровку следует проводить на топливе одного производителя в качестве базового уровня. Однако на процесс измерения могут влиять внешние факторы, которые невозможно определить или устранить.
Мифы вокруг октана
Поскольку большинство пользователей автомобилей не имеют достаточного представления о топливной экономичности, возникло множество басен. Ниже приведены некоторые из них:
Повысить мощность двигателя можно, если увеличить температуру сгорания топлива. Однако это не так, поскольку выделяемое тепло и температура одинаковы независимо от марки используемого топлива. Поэтому использование высокооктанового бензина не дает никаких дополнительных преимуществ.
Портативные приборы: Точные показания
Портативные приборы позволяют получить точные показания октанового числа. Стендовые испытания — единственный способ получить точную информацию. Другие измерения не являются точными, поскольку на них влияют многочисленные переменные. 92-й бензин является чистым и не содержит никаких присадок, поэтому он не наносит вреда двигателю. Топливо с октановым индексом 90 и выше содержит горючие элементы, которые полностью сгорают, защищая систему.
Значение октана
Октановое число является ключевым фактором, определяющим качество топлива. Он не является единственным показателем, поскольку бензин содержит также загрязняющие вещества, которые могут нанести вред окружающей среде. Однако он является наиболее значимым компонентом. Изооктан — это стандарт обозначения, позволяющий маркировать топливо. Октановое число в бензине не может быть увеличено, так как его показатель нестабильности ниже, чем у н-гептана.
Высокооктановое топливо и его влияние на автомобиль
В настоящее время, благодаря развитию технологий, можно получить чистое топливо с высоким октановым числом, не содержащее токсичных веществ. Важным фактором является то, что топливо должно обеспечивать нормальную работу двигателя. Октановое число оказывает на это большое влияние. Однако разумнее не экспериментировать с более или менее высоким октановым числом, а использовать проверенное топливо, чтобы обеспечить длительную и надежную работу автомобиля и избежать неисправностей его деталей или полного отказа двигателя.