Что такое октановое число

Термин «октановое число» (ОЧ) знаком многим автовладельцам. Этот технический параметр топлива влияет на работу двигателя автомобиля. В данной статье вы найдете ответы на все интересующие вас вопросы.

Октановое число: Определение

Октановое число бензина отражает его способность противостоять детонации при запуске двигателя. Этот важный показатель определяет устойчивость горючей жидкости к воспламенению без искры.

Влияние октанового числа на работу двигателей внутреннего сгорания

Октановое число топлива оказывает непосредственное влияние на работу двигателей внутреннего сгорания. При достижении поршнем крайнего верхнего положения во время рабочего цикла на топливно-воздушную смесь оказывается значительное давление. При этом происходит искровое зажигание, запускающее цепь событий, приводящих в движение вал двигателя. Чем выше октановое число, тем меньше риск самовозгорания, а чем выше показатель, тем больше вероятность воспламенения.

Повышение октанового числа = повышение производительности

Чем выше октановое число, тем лучше топливо выдерживает давление сжатия перед воспламенением. Это позволяет двигателю вырабатывать больше энергии, что приводит к улучшению характеристик и плавности хода. И наоборот, более низкое октановое число приводит к более раннему сгоранию топлива, что негативно сказывается на работе двигателя.

Октановое число

Октановое число определяется путем оценки топлива, используемого в автомобилях. Первая буква «А» означает, что бензин предназначен именно для автомобилей. Вторая буква «И» указывает на октановое число, которое определяется в лабораторных условиях. Образцы сравниваются с характеристиками двух стандартов — гептана и изооктана. Маркировка АИ-95 означает, что в составе 95% изооктана, остальное — гептан. На сегодняшний день существует четыре типа бензина. Наиболее распространены АИ-92 и АИ-95. Высоким качеством отличается АИ-98, который подходит для современных автомобилей с мощными двигателями. Самым низким октановым числом обладает АИ-80.

Топливные колебания

Бензин АИ-100 предназначен для гоночных автомобилей и не всегда доступен на обычных АЗС. Премиальные и фирменные сорта топлива продаются, но не имеют обычной этикетки.

Что влияет на октановое число?

Чистый газ образуется при фракционировании сырой нефти, и его огнестойкость невысока (40–60 единиц). Автомобильное топливо состоит из многих компонентов — для повышения детонационной стойкости в чистый газ добавляют органические вещества, и октановое число зависит от конечного состава топлива.

Сопротивление воспламенению в углеводородах

Наименьшее сопротивление воспламенению обычно наблюдается у углеводородов с прямолинейной структурой. В то время как наибольшее сопротивление часто наблюдается у углеводородов, имеющих более сложную структуру — циклическую, с разветвлениями. Для повышения этого показателя производители топливных изделий вводят в технологический процесс процессы риформинга и каталитического крекинга. Это позволяет повысить долю углеводородов со сложной структурой и снизить количество веществ с линейной структурой.

Октановое число, изооктан и гептан: Объяснение

Обычный бензин состоит из двух углеводородов: гептана (также называемого н-гептаном) и изооктана. Для определения октанового числа в лабораториях используются эталонные образцы: изооктан с детонационной стойкостью 100 и гептан с нулевой стойкостью к воспламенению. При сравнении свойств различных бензинов с эталонами октановое число рассчитывается как соотношение гептана и изооктана.

При экстремальном давлении

Изооктан не воспламеняется самопроизвольно. Напротив, гептан загорается при минимальном контакте. Чем больше изооктана в топливе, тем выше его октановое число и благоприятнее свойства. Это влияет на характеристики двигателя, его энергоемкость и уровень шума при работе.

Что такое детонация?

Детонация — это вид сгорания, при котором фронт пламени проходит через камеру сгорания быстрее скорости звука. Она характеризуется громким шумом и резким повышением давления.

Детонация: Неконтролируемое воспламенение

Детонация — это резкое самопроизвольное воспламенение топливно-воздушной смеси в двигателе, происходящее без искры, которая обычно инициирует горение. Обычно перед воспламенением поршень в цилиндре достигает пика своего хода. В этот момент бензин воспламеняется от искры, и горение происходит постепенно, с выделением большого количества энергии. При детонации же зажигание происходит слишком рано: топливно-воздушная смесь воспламеняется внезапным взрывом, что приводит к значительному ускорению горения. Обычно пламя движется со скоростью 15–40 м/с, однако при детонации его скорость может достигать 1500–2000 м/с.

Влияние детонации на двигатель

Детонация оказывает разрушительное воздействие на двигатель. Она усиливает горение, приводит к перегреву деталей, создает ударные волны от взрыва, повышает температуру внутри двигателя и оказывает повышенное давление на его детали, такие как цилиндр и поршень. Детонация ускоряет старение двигателя, сильно шумит и издает дополнительные звуки (например, удары металла) при работе, снижает энергоотдачу, следовательно, уменьшает мощность.

Причины детонации

Когда октановое число не соответствует требованиям двигателя, может возникнуть детонация. Мощный двигатель оказывает большое давление на топливно-воздушную смесь и может привести к тому, что бензин сгорит до воспламенения свечи зажигания, тем самым толкая поршень в крайнее верхнее положение.

Влияние недобросовестных производителей

Еще одной причиной детонации является недобросовестность производителей. Для повышения октанового числа некоторые фирмы вводят в состав нефтепродуктов пропан, метан и другие компоненты. Эти присадки искусственно временно повышают показатель. Поскольку эти вещества летучи, они быстро испаряются, что приводит к некоторому снижению октанового числа. Существуют методы определения октанового числа бензина.

Лабораторные методы

Точная оценка октанового числа возможна только в лабораторных условиях. Производители топливных смесей используют два способа:

Анализ работы двигателя

В качестве объекта исследования выступает одноцилиндровый модельный двигатель, условия соответствуют движению автомобиля по пригородному шоссе. Анализ проводится в соответствии с ГОСТом, двигатель вращается со скоростью 900 оборотов в минуту, а температура топливной смеси с воздухом составляет 149 градусов Цельсия.

Исследование

Полученное топливо сравнивается с эталоном, измеряется содержание изооктана и гептана в составе. Двигатель работает в воссозданных условиях городской среды, где смесь подается при температуре всего 52℃, а двигатель вращается со скоростью 600 оборотов в одну минуту. Исследования проводятся в соответствии с ГОСТом.

Расхождение между единицами

В России исследование проводится с точки зрения измерений. В США, напротив, применяется среднее арифметическое двух величин. При заправке автомобиля за рубежом необходимо учитывать несоответствие единиц измерения. Для перевода цифр из одной системы в другую можно воспользоваться табличным графиком октановых чисел.

Определение октанового числа

Для вычисления октанового числа можно использовать специальный прибор — октанометр. Такие приборы можно приобрести в розничных магазинах. Даже самые современные и точные модели могут иметь погрешность в 5 единиц. Более простые модели дают не столь точные показания и могут отклоняться от нормы на 10 единиц.

Октанометры и их функциональные возможности

Принцип действия октанометров основан на измерении диэлектрической проницаемости исследуемого топлива. Затем полученные значения сравниваются с образцовыми значениями, хранящимися в памяти прибора. Для обеспечения точности измерений необходимо регулярно проводить калибровку приборов.

Важно отметить, что все октанометры измеряют не само октановое число, а его электропроводность, на которую могут влиять не только линейные и циклические углеводороды, но и различные присадки, не имеющие прямого отношения к детонационной стойкости. Отсюда следует, что независимая оценка практически невозможна.

Максимальное октановое число

При добавлении металлоорганических соединений, таких как ферроцен и тетраэтилсвинец, октановое число может достигать 130–140. К сожалению, во многих странах эти добавки запрещены из-за их вредного воздействия на окружающую среду. Без присадок октановое число ограничивается 109 единицами. Авиационный бензин достигает 115 единиц, а гоночные автомобили получают 102.

Способы повышения октанового числа

Одним из способов повышения октанового числа является введение в процесс переработки ренийсодержащих катализаторов. Этот химический элемент способствует увеличению доли углеводородов с разветвленной структурой.

С начала прошлого века в качестве мощной присадки для повышения октанового числа использовался тетраэтилсвинец, однако в настоящее время его применение запрещено из-за его токсичности.

Альтернативой свинцовым присадкам являются сложные эфиры, ароматические углеводороды и спирты, которые позволяют повысить октановое число до двенадцати единиц и при этом не наносят вреда окружающей среде.

Октаноповышающие средства

Для повышения октанового числа можно приобрести различные октаноповышающие, антиблокировочные и универсальные смеси, в состав которых часто входят спирты и эфиры. Тем не менее, разница в октановом числе после добавления таких добавок в бензин не превышает 2–6 единиц. Кроме того, некоторые добавки могут изменять состав и характеристики топлива. Наиболее распространенными добавками являются Totek UMT, Astrohim Octane Plus, Octane Plus Hi Gear, Lavr Next Octane Plus, Octane Plus Liqui Moly.

Снижение октанового числа топлива

Если Вам необходимо снизить октановое число топлива в связи с тем, что старый автомобиль работает на низкооктановом топливе, Вы можете воспользоваться несколькими вариантами.

Выветривание

Один из наиболее простых и эффективных способов снижения октанового числа — оставить бак открытым и дать возможность летучим веществам испариться — это приведет к снижению октанового числа примерно на 0,5 единицы в день.

Введение в состав керосина

При таком подходе бывает трудно определить правильные соотношения. Необходимо постоянно следить за качеством. Кроме того, при использовании керосина современная техника может работать не так хорошо или вообще выйти из строя. Что произойдет, если в бак будет добавлено топливо с низким октановым числом? Воспламенение и скорость сгорания топливно-воздушной смеси зависят от октанового числа. Как правило, бензин начинает гореть при встрече с искрой, медленно сгорает и выделяет энергию. Необходимое октановое число указывается производителем автомобиля или двигателя в инструкции. Соблюдение таких инструкций является обязательным.

Низкое октановое число: Детонация

При недостатке октанового числа происходит детонация — преждевременное сгорание топлива. Действительно, топливо детонирует, сгорая гораздо быстрее и с минимальным выделением энергии.

Высокое октановое число: неполное сгорание

Но при слишком высоком октановом числе давление, возникающее в результате сжатия бензина и воздуха в цилиндре, не достигает максимума, необходимого для нормального горения смеси. Сгорание топлива происходит гораздо медленнее и не полностью.

Если октановое число топлива слишком низкое, двигатель начнет работать менее эффективно. Он будет издавать громкий стук и потреблять больше топлива. Кроме того, из-за повышения температуры внутри двигателя быстрее разрушается катализатор отработавших газов. Некоторые модели автомобилей оснащены системой предупреждения детонации, поэтому пользователь может заправить их топливом с более низким октановым числом, чем рекомендовано. Однако это не совсем разумный выбор, так как он может привести к снижению мощности и увеличению расхода топлива.

Полезен ли высокооктановый бензин?

Если октановое число вашего топлива превышает рекомендуемое значение, это может привести к различным последствиям. Часто считается, что более высокое октановое число полезно, однако это не всегда так. В цилиндрах не будет достигнута необходимая степень сжатия, что приведет к неполному сгоранию топливно-воздушной смеси. Постоянное использование топлива с чрезмерно высоким октановым числом может привести к снижению мощности двигателя, увеличению расхода топлива, дорогостоящим заправкам, образованию нагара на поршнях, клапанах и свечах зажигания, перегреву выпускных клапанов и их последующему повреждению, а также дорогостоящему ремонту.

Октановое число: Метрика для плавной и продуктивной работы двигателя

Октановое число — это показатель устойчивости топлива к незапланированному воспламенению, или детонации. Это важный фактор, влияющий на мощность и производительность двигателя, и выбор правильного бензина — залог бесперебойной работы автомобиля и сохранения эффективности и долговечности двигателя.