Октановое число (ОЧ) — термин, с которым знакомы многие автовладельцы. Эта техническая характеристика топлива влияет на работу двигателя. Здесь вы найдете ответы на все вопросы об октановом числе.
Что такое октановое число?
Октановое число — это показатель способности топлива противостоять детонации при запуске двигателя. Оно отражает устойчивость горючей жидкости к воспламенению без искры.
Влияние октанового числа на работу двигателя
Чем выше октановое число, тем меньше вероятность самовозгорания. И наоборот, чем меньше значение, тем выше риск воспламенения. Этот показатель оказывает существенное влияние на работу любого двигателя внутреннего сгорания.
Когда поршень находится в верхней точке своего хода, он оказывает большое давление на топливно-воздушную смесь. Под воздействием искры бензин воспламеняется, и поршень движется вниз, вращая вал двигателя.
Влияние октанового числа
Более высокое октановое число означает, что топливо может дольше сопротивляться сжатию под давлением, создавая больше энергии и обеспечивая оптимальные характеристики для бесперебойной работы двигателя. Напротив, при низком октановом числе топливо быстрее воспламеняется, что негативно сказывается на работе двигателя.
Маркировка бензина
Октановое число автомобильного топлива можно определить, посмотрев на этикетку. Начальная буква «А» означает, что бензин предназначен специально для автомобилей. Вторая буква, например «И»,— это октановое число, которое определяется в лабораторных условиях путем сравнения образца с эталонами гептана и изооктана. Например, обозначение АИ-95 означает, что 95% топлива составляет изооктан, а остальное — гептан. В настоящее время выпускается четыре марки бензина. Наиболее распространенными являются АИ-92 и АИ-95. Для высокопроизводительных автомобилей требуется топливо самого высокого качества, которое маркируется АИ-98. Самое низкое октановое число — АИ-80.
Топливо для гоночных автомобилей
Бензин АИ-100 специально разработан для гоночных автомобилей и обычно не продается на обычных АЗС. Вы можете приобрести фирменное топливо, но оно не будет иметь традиционной маркировки.
Как влияет октановое число
Чистый бензин производится путем перегонки сырой нефти и имеет низкую огнестойкость 40–60. Автомобильное топливо представляет собой смесь нескольких компонентов, в которую добавляются органические вещества, повышающие детонационную стойкость, что влияет на октановое число.
Сопротивление воспламенению углеводородов
Наименьшей устойчивостью к воспламенению обладают углеводороды с базовой, линейной структурой. С другой стороны, углеводороды с более сложной структурой, например циклические и разветвленные, обладают наибольшей устойчивостью. Для повышения этого показателя производители топливных продуктов осуществляют процессы риформинга и каталитического крекинга. Эти процессы повышают концентрацию углеводородов сложной формы и одновременно снижают количество линейных соединений.
Октановое число, изооктан и гептан: Обзор
Гептан, также известный как н-гептан, является одним из двух углеводородов, входящих в состав обычного бензина. Второй — изооктан. Для расчета октанового числа в лабораториях используются эталонные образцы, в частности, изооктан с детонационной стойкостью 100 и гептан с нулевой стойкостью к воспламенению. Это позволяет исследователям определять октановое число путем сравнения характеристик различных видов бензина с эталонами. Для этого оценивается соотношение гептановой и изооктановой фракций.
Воспламенение изооктана и гептана
Изооктан не воспламеняется без приложения значительных усилий. С другой стороны, гептан воспламеняется при минимальном контакте. Чем больше изооктана, тем выше октановое число, тем выше характеристики газа. Номинал влияет на характеристики двигателя: его мощность, силу, которую он может достичь, и уровень шума, который он издает во время работы.
Что такое детонация?
Детонация — это процесс сгорания, характеризующийся резким взрывным звуком и интенсивным выделением кинетической энергии.
Детонация: Реакция мгновенного воспламенения
Детонация — это случай самопроизвольного воспламенения топливной смеси в автомобильном двигателе без искры и без управления. Как правило, воспламенение происходит при крайнем положении поршня в цилиндре. Бензин воспламеняется от искры, при этом выделяется большое количество энергии, которая расходуется медленно. Напротив, при детонации топливо срабатывает поспешно. Тепло и давление, вызванные горящим топливом, действуют на стенки цилиндра и его поршень. Бензин стремится взорваться, поэтому сгорает быстрее. Обычно скорость движения пламени составляет от 15 до 40 м/с, однако при детонации она возрастает до 1500–2000 м/с.
Влияние детонации на двигатель
Детонация оказывает пагубное воздействие на двигатель. Она ускоряет сгорание топлива, вызывает перегрев жизненно важных деталей, создает ударную волну от взрыва, повышает температуру двигателя и оказывает избыточное давление на его отдельные элементы — цилиндр и поршень.
В результате двигатель быстрее выходит из строя, издает громкие и посторонние звуки при работе (напоминающие удары металла), снижается КПД и, как следствие, уменьшается мощность.
Детонация
Когда октановое число топлива не соответствует мощности двигателя, может возникнуть детонация. Мощный двигатель создает большую степень сжатия, что при слишком низком октановом числе приводит к воспламенению топливно-воздушной смеси до того, как свеча зажигания успеет дать искру. В результате поршень достигает максимальной высоты.
Неэтичная практика производителей
Некоторые недобросовестные производители добавляют в смесь нефтепродуктов пропан, метан и другие компоненты для повышения октанового числа. Эти присадки создают кратковременное, искусственное повышение показателя. Поскольку эти элементы являются летучими, они быстро испаряются, что приводит к резкому снижению октанового числа. Оценка октанового числа бензина может производиться различными методами.
Профессиональная техника
Наиболее точно определить октановое число можно в лабораторных условиях. Компании, производящие топливные смеси, используют два подхода:
-
RON (Research Octane Number) — с использованием двигателя с механическим приводом.
-
MON (Motor Octane Number) — с использованием камеры сгорания постоянного объема.
Анализ работы двигателя
В качестве объекта исследования выступает одноцилиндровый двигатель, для которого созданы условия, воспроизводящие езду по пригородному шоссе. Исследования проводятся в соответствии с ГОСТом при частоте вращения двигателя 900 оборотов в минуту и температуре топливовоздушной смеси 149°С.
Анализ
Подаваемое топливо сравнивается с эталоном, определяется уровень содержания изооктана и гептана в смеси. Двигатель работает в условиях, приближенных к городским, при температуре 52°C и частоте вращения 600 оборотов в минуту. Анализ также проводится в соответствии с ГОСТом.
Контрастные значения измерений
В силу различий условий единицы измерения исследуемых показателей не совпадают. В России используется исследовательский процесс, а в США — среднее арифметическое двух показателей. Поэтому при заправке автомобиля в другой стране необходимо учитывать разницу в единицах измерения. Для перехода от одной системы к другой можно воспользоваться таблицей октановых чисел.
Самоопределяемое октановое число
Определить собственное октановое число можно с помощью специального прибора — октанометра. Их можно приобрести в магазинах, однако даже самые современные и точные модели имеют погрешность в пять пунктов. Простые приборы менее надежны, и результаты могут отличаться от реальных значений на 10 пунктов.
Октанометры: Эксплуатация и калибровка
Октанометры измеряют диэлектрическую проницаемость образца топлива для определения его детонационной стойкости. Полученные результаты сравниваются с заранее заложенными в память прибора значениями, однако точность результатов может быть искажена наличием неуглеводородных присадок. Таким образом, независимая оценка октанового числа практически невозможна. Для обеспечения точности показаний октанометры необходимо регулярно калибровать.
Максимальное октановое число
Максимальное октановое число колеблется в пределах 130–140, и достигается оно за счет включения металлоорганических соединений, таких как ферроцен и тетраэтилсвинец. Однако во многих регионах эти присадки запрещены из-за их негативного воздействия на окружающую среду. Содержание свинца в бензине, не содержащем таких присадок, может достигать 109 единиц. Авиационное топливо имеет максимум 115 единиц, а гоночные автомобили питаются бензином с октановым числом 102.
Способы повышения октанового числа
Введение ренийсодержащих катализаторов в процессы нефтепереработки позволяет повысить содержание углеводородов с разветвленной структурой. Ранее использовался тетраэтилсвинец, как наиболее эффективная присадка для повышения октанового числа, однако он запрещен из-за токсичности. Другие присадки, такие как сложные эфиры, ароматические углеводороды и спирты, также могут применяться без негативного влияния на окружающую среду, но они повышают октановое число лишь на 10–12 единиц.
Альтернативы для повышения октанового числа
Существует целый ряд присадок для повышения октанового числа. К ним относятся октан-корректоры, антидетонаторы, а также универсальные смеси, содержащие, как правило, спирты и эфиры. Однако разница после добавления этих продуктов в бензин редко превышает 2–6 пунктов. Кроме того, некоторые присадки могут изменять состав и свойства топлива. Наиболее распространенными присадками являются Totek UMT, Astrohim Octane Plus, Octane Plus Hi Gear, Lavr Next Octane Plus, Octane Plus Liqui Moly.
Снижение октанового числа
Если ваш автомобиль старый и использует топливо с низким октановым числом, то необходимо снизить его. Это можно сделать следующими способами:
Утепление— достаточно оставить бак с бензином открытым, чтобы летучие вещества испарились. В среднем октановое число будет снижаться на 0,5 единицы в день.
Состав керосина
При определении состава керосина очень трудно установить правильные пропорции. Контроль качества должен осуществляться постоянно. Кроме того, под воздействием керосина современные двигатели могут получить повреждения и даже выйти из строя. Если октановое число топлива низкое, то это может привести к воспламенению топливно-воздушной смеси, что приведет к снижению скорости сгорания. В обычном случае она воспламеняется от искры и медленно сгорает, преобразуясь в энергию. Для обеспечения оптимальных эксплуатационных характеристик рекомендуется придерживаться указанных производителем в технической документации значений октанового числа.
Детонация как следствие низкого октанового числа
При слишком низком октановом числе может возникнуть детонация. Это означает, что топливо воспламеняется раньше, чем срабатывает свеча зажигания. В результате топливо взрывается, сжигая его быстрее и с меньшей отдачей энергии. И наоборот, повышенное октановое число препятствует достижению максимального давления в цилиндре, где находится смесь газа и воздуха. В результате топливо сгорает медленнее и не полностью.
Слишком низкое октановое число: негативные последствия
При использовании топлива с низким октановым числом снижается мощность двигателя и появляется стук. Уменьшается пробег, повышается температура в двигателе, что приводит к быстрому разрушению катализатора отработавших газов. Некоторые автомобили оснащены сигнализаторами детонации, позволяющими использовать топливо с более низким октановым числом, чем предлагает производитель. Однако это дает лишь ложную экономию, поскольку стоимость топлива возрастает, а мощность автомобиля снижается.
Стоит ли использовать высокооктановый бензин?
Если октановое число превышает рекомендуемый уровень, существует мнение, что это полезно. Однако такой сценарий может привести к некоторым негативным последствиям. В камере не будет достигнута идеальная компрессия, поэтому топливно-воздушная смесь не будет полностью сгорать.
При постоянном использовании высокооктанового топлива возникнет ряд проблем: потеря мощности двигателя, увеличение расхода топлива, большие траты на бензин, нагарообразование на поршнях, клапанах и свечах зажигания, перегрев выпускных клапанов и в конечном итоге их выход из строя, а также дорогостоящий и сложный ремонт.
Характеристики октанового числа
Октановое число показывает, насколько топливо способно противостоять самовоспламенению в двигателе. Оно влияет на мощность двигателя и эксплуатационные характеристики автомобиля. Важно выбрать правильный сорт бензина, чтобы обеспечить бесперебойную работу автомобиля и максимальный ресурс двигателя для достижения максимальной производительности.