Что такое октановое число

Знакомый многим водителям термин «октановое число» (ОЧ) — это важная техническая характеристика топлива, влияющая на работу двигателя автомобиля. В этой статье вы получите ответы на все актуальные вопросы.

Определение

Октановое число бензина указывает на способность топлива противостоять детонации при запуске двигателя. Этот важнейший показатель характеризует устойчивость горючей жидкости к воспламенению без искры, то есть к самовозгоранию.

Октановое число и риск спонтанного возгорания

Октановое число имеет прямую зависимость от вероятности возникновения возгорания. Чем выше значение, тем меньше риск возгорания. С другой стороны, более низкий показатель подразумевает большую вероятность воспламенения.

Октановое число и двигатели внутреннего сгорания

Октановое число оказывает существенное влияние на работу двигателей внутреннего сгорания. При движении поршня вверх создается огромное давление на топливно-воздушную смесь, которая затем воспламеняется от искры. Эта искра, в свою очередь, заставляет поршень двигаться вниз, вырабатывая энергию, которая приводит в движение вал двигателя.

Октановое число имеет значение

При более высоких октановых числах бензин способен дольше выдерживать сжатие под давлением. При этом выделяется больше энергии, что позволяет двигателю функционировать на оптимальном уровне и работать бесперебойно. При низких октановых числах топливо быстрее воспламеняется, что негативно сказывается на работе двигателя.

Октановое число — что оно означает?

Когда речь идет об автомобильном топливе, октановое число имеет большое значение. Первая буква «А» означает, что бензин предназначен именно для использования в автомобилях. Вторая буква — «И» — это собственно октановое число, которое определяется в лаборатории. Для оценки образцы сравниваются с двумя стандартами — гептановым и изооктановым (подробнее об этом позже). Например, АИ-95 означает, что топливо на 95% состоит из изооктана, а остальное — гептан. В настоящее время существует четыре вида бензина. Наиболее распространенными являются АИ-92 и АИ-95. АИ-98 — самый качественный и подходит для автомобилей с мощными двигателями. Самое низкое октановое число — АИ-80.

Гоночное топливо: АИ-100

Бензин АИ-100 специально разработан для гоночных автомобилей, и его трудно найти на обычных заправочных станциях. Можно приобрести фирменные сорта топлива премиум-класса, но они не имеют традиционной маркировки.

Что влияет на октановое число?

Чистый бензин производится путем перегонки сырой нефти. Его огнестойкость невысока и составляет от 40 до 60 единиц. Автомобильное топливо представляет собой комбинацию различных элементов, причем для повышения детонационной стойкости в чистый бензин добавляются органические вещества. На основе конечного состава топлива определяется его октановое число.

Повышенная воспламеняемость

Наименьшей воспламеняемостью обладают углеводороды с прямолинейным строением, а наибольшей — с более сложным строением, в том числе циклическим и разветвленным. Чтобы повысить воспламеняемость, производители топливных продуктов внедряют в производство процессы риформинга и каталитического крекинга. Это увеличивает присутствие углеводородов со сложной структурой и уменьшает количество линейных.

Взаимосвязь октанового числа, изооктана и гептана

Изооктан и гептан — это два углеводорода, которые обычно используются в составе обычного бензина. n-Гептан, или гептан, является первым из них, а изооктан — вторым. Для расчета октанового числа используется эталонный образец, который представляет собой соотношение гептановой и изооктановой фракций. Оно определяется путем сравнения характеристик бензина с эталонами в лаборатории. Образец изооктана имеет детонационную стойкость, равную 100, а гептан — нулевую стойкость к воспламенению.

Детонация и октановое число

Даже при сильном сжатии изооктан не воспламеняется сам по себе. С другой стороны, гептан воспламеняется при минимальном воздействии. Чем выше доля изооктана, тем выше октановое число и тем лучше качества топлива. Октановое число влияет на характеристики двигателя: его запас хода, достигаемую мощность, уровень шума при работе. Итак, что же такое детонация?

Детонация: Спонтанное, безыскровое и неконтролируемое событие

Детонация — это реакция самопроизвольного, неконтролируемого воспламенения топливной смеси в автомобильном двигателе, происходящая без использования искры. Обычно в момент воспламенения поршень цилиндра находится в пике, и бензин воспламеняется от искры, сгорает медленно и равномерно, выделяя при этом значительное количество энергии.

Однако при детонации воспламенение происходит преждевременно, что приводит к взрыву топлива вместо его медленного и равномерного сгорания. Этот взрыв создает тепловое давление на стенки цилиндра и его поршень, а скорость движения пламени увеличивается с 15–40 м/с до 1500–2000 м/с.

Детонация: Проклятие двигателя

Детонация может стать одной из основных причин повреждения двигателя. Она ускоряет горение, нагревает ответственные детали, создает ударные волны от детонации, повышает внутреннюю температуру и оказывает давление на отдельные компоненты, например, цилиндр с поршнем.

В результате детонации двигатель быстрее выходит из строя, издает резкие звуки и лязг при работе, вырабатывает меньше энергии и мощности.

Детонация — причины

Детонация возникает из-за несоответствия октанового числа топлива и характеристик двигателя, например, давления, оказываемого на топливно-воздушную смесь. В мощных двигателях давление сжатия велико, и если октановое число ниже рекомендуемого, то повышенная нагрузка на бензин заставит его сгорать до тех пор, пока не загорится искра и поршень цилиндра не переместится в крайнее верхнее положение.

Жадность производителей

Причиной взрыва может быть жадность некоторых компаний. Они добавляют в топливо пропан, метан и другие соединения для повышения октанового числа. При этом искусственно повышается показатель, но только на короткое время. Эти вещества летучи и быстро испаряются, что приводит к неизбежному снижению октанового числа. Методы измерения октанового числа бензина.

Лабораторные методики

Получить наиболее точную оценку октанового числа можно только в лабораторных условиях. Производители бензиновых смесей используют два различных подхода:

Анализ двигателя

Для исследования используется одноцилиндровый двигатель. Воспроизвести условия движения автомобиля по пригородной дороге. Исследование выполнено в соответствии с ГОСТом, вращение двигателя составляет 900 оборотов в минуту, а теплота подаваемой топливной смеси вместе с воздухом — 149° Цельсия.

Исследование

Оцениваемое топливо сопоставляют с эталоном, определяют содержание изооктана и гептана в составе. Используется двигатель, работающий в имитированных условиях мегаполиса. Смесь подается при температуре всего 52°С, а двигатель вращается со скоростью 600 оборотов в минуту. Оценки также выполняются в соответствии с ГОСТом.

Значительные расхождения в единицах измерения

В России при определении значений в единицах для описанных измерений применяется специальная методика исследования, однако в силу различных условий результаты оказываются противоречивыми. В Америке в расчет принимается среднее арифметическое двух соответствующих значений. Тем, кто заправляет автомобиль за рубежом, необходимо учитывать различия в единицах измерения. Для перевода из одной системы в другую можно воспользоваться эксклюзивной таблицей октановых чисел.

Определение октанового числа

Определить октановое число можно самостоятельно с помощью специализированного измерительного инструмента — октанометра. Их можно найти в магазинах. Даже самые новые и точные модели имеют погрешность в 5 пунктов. Менее точные приборы могут показывать результаты, отличающиеся от реальных значений на 10 пунктов.

Анализ детонационной стойкости с помощью октанометров

В октанометрах используется концепция определения диэлектрической проницаемости исследуемого топлива. Полученные показания сравниваются со стандартными значениями, заложенными в память прибора. Для работы прибора необходима регулярная калибровка.

Важное замечание: В действительности октанометры измеряют не октановое число, а электропроводность, которая может изменяться под воздействием углеводородов с линейной и циклической структурой, а также некоторых присадок, не изменяющих напрямую детонационную стойкость. Это делает независимую проверку практически невозможной.

Максимальное октановое число

Пиковые значения октанового числа колеблются в пределах 130–140 при добавлении металлоорганических соединений, таких как ферроцен и тетраэтилсвинец. К сожалению, эти присадки в большинстве случаев запрещены из-за их вредного воздействия на природу. Этилированный бензин, не содержащий запрещенных компонентов, имеет октановое число не более 109. Авиационное (самолетное и вертолетное) топливо имеет октановое число 115 единиц. С другой стороны, гоночные автомобили работают на топливе с октановым числом 102.

Повышение октановых чисел

Методы повышения октанового числа включают в себя: — Введение в процессы нефтепереработки катализаторов, содержащих рений, который способствует концентрированию углеводородов с разветвленной структурой. — Добавки, такие как эфиры, ароматические углеводороды и спирты, которые позволяют повысить октановое число на 10–12 единиц без ущерба для окружающей среды. — Исторически использовался тетраэтилсвинец, но в настоящее время он запрещен из-за токсичности.

Бустеры октанового числа

На рынке представлены различные присадки для повышения октанового числа. К ним относятся октан-корректоры, антидетонаторы, универсальные смеси, содержащие, как правило, спирты и эфиры. Однако разница в октановом числе при этом обычно не превышает 2–6 единиц, а 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 и Octane Plus Liqui Moly.

Снижение октанового числа

Если ваш автомобиль нуждается в топливе с более низким октановым числом, его можно снизить несколькими способами.

Выветривание

Если оставить топливный бак открытым и дать летучим веществам испариться, то октановое число будет снижаться примерно на 0,5 единицы в день.

Введение в состав керосина

Выяснение правильных пропорций при использовании этого метода — кропотливая работа. Необходим контроль качества. Кроме того, из-за керосина современные двигатели могут плохо работать или даже выходить из строя.

Что происходит, когда в бак попадает низкооктановый бензин? Скорость сгорания топливно-воздушной смеси определяется ее октановым числом. В общем случае бензин загорается при контакте с искрой, постепенно сгорает и преобразуется в энергию. Производители моторов или двигателей указывают необходимое октановое число в технической документации, и этим указаниям следует следовать.

Детонация и снижение эффективности

При слишком низком октановом числе топливо воспламеняется неожиданно. Это явление называется детонацией и приводит к быстрому сгоранию топлива с минимальным КПД. Напротив, более высокое октановое число означает, что давление в цилиндре недостаточно для правильного сгорания топлива. Это приводит к замедлению горения и снижению эффективности.

Низкооктановый газ: Влияние на двигатель

Если октановое число газа слишком низкое, двигатель лишается мощности и начинает издавать стуки. Кроме того, увеличится расход топлива и уменьшится срок службы катализатора отработавших газов. Некоторые современные автомобили оснащены системой предупреждения детонации, которая разрешает использовать бензин с более низким октановым числом, чем предлагает производитель. Хотя это может показаться разумной экономией, на самом деле это неэффективный выбор, так как приводит к увеличению расхода топлива и ухудшению работы двигателя.

Слишком высокий октан может стать проблемой

Часто утверждается, что высокооктановый бензин выгоден. Однако если октановое число вашего топлива выше требуемого, это может привести к печальным последствиям. В цилиндре не будет происходить должного сжатия и сгорание топливно-воздушной смеси будет неполным.

Кроме того, при регулярном использовании высокооктанового бензина могут возникнуть такие проблемы, как снижение мощности двигателя, повышенный расход топлива, дорогие счета на АЗС, нагарообразование на поршнях, клапанах и свечах зажигания, перегрев выпускных клапанов, необходимость дорогостоящего технического обслуживания.

Определение мощности и производительности двигателя

Октановое число — это показатель защиты топлива от неожиданного воспламенения, детонации. Очень важно правильно выбрать бензин, чтобы автомобиль работал эффективно, а двигатель был долговечным и максимально производительным.