Что такое октановое число

Октановое число (ОЧ) знакомо многим автовладельцам. В этой статье мы рассмотрим, что такое октановое число и почему оно так важно для двигателя автомобиля.

Что такое октановое число?

Октановое число — это техническая характеристика топлива, которая указывает на его способность противостоять детонации при запуске двигателя. Оно указывает на устойчивость горючей жидкости к самовозгоранию, т. е. к воспламенению, не требующему искры.

Октановое число и опасность горения

Чем выше октановое число, тем меньше опасность самостоятельного воспламенения. И наоборот, при меньшем значении этого числа повышается вероятность воспламенения.

Любой двигатель внутреннего сгорания подвержен влиянию октанового числа. Когда поршень двигателя находится в верхней точке своего движения, на топливно-воздушную смесь оказывается большое давление. Затем, под действием искры, бензин воспламеняется. После воспламенения поршень толкается вниз и тем самым приводит в движение вал двигателя.

Октановое число

Чем выше октановое число, тем большее сжатие выдерживает бензин перед сгоранием. В результате выделяется больше энергии, что позволяет двигателю полностью раскрыть свой потенциал и работать без перебоев. При низком октановом числе топливо сгорает быстрее, что приводит к ухудшению работы двигателя.

Октановое число с пояснениями

Октановое число бензина определяется по маркировке топлива. Буква «А» в маркировке означает, что топливо предназначено для использования в автомобилях. Вторая буква «И» указывает на октановое число, установленное в результате лабораторных испытаний. Затем образцы сравниваются со стандартами гептана и изооктана (о них подробнее ниже). Например, АИ-95 означает, что 95% изооктана, а остальные 5% — гептан. В настоящее время выпускается четыре марки топлива. Наиболее распространенными являются АИ-92 и АИ-95. АИ-98 более высокого качества и подходит для современных автомобилей с мощными двигателями. Самый низкий сорт — АИ-80.

Октановое число, показатель качества топлива

Бензин АИ-100 предназначен для гоночных автомобилей и обычно не встречается на обычных АЗС. Существуют фирменные топлива более высокого класса, но они не имеют традиционной маркировки.

Что влияет на октановое число?

Чистый бензин получается при фракционировании нефти и имеет низкую детонационную стойкость — всего 40–60 единиц. Автомобильное топливо состоит из различных компонентов, причем в чистый бензин добавляются различные органические вещества, повышающие детонационную стойкость. Октановое число определяется конечным составом топлива.

Устойчивость к воспламенению в углеводородах

Углеводороды с линейной структурой обладают минимальной устойчивостью к воспламенению, в то время как углеводороды с более сложной, циклической и разветвленной структурой проявляют большую устойчивость. Для усиления этого элемента производители топлива применяют процессы рафинирования и каталитического крекинга, что приводит к увеличению углеводородов сложного состава и уменьшению линейных веществ.

Октановое число, изооктан и гептан: Все взаимосвязано

Бензин представляет собой комбинацию двух углеводородных компонентов: н-гептана (он же гептан) и изооктана. В лаборатории для определения октанового числа используется эталонный образец. Он состоит из изооктана с сопротивлением детонации 100 и гептана с нулевым сопротивлением воспламенению. На основании сравнения различных образцов бензина с эталонным находят октановое число. Оно представляет собой отношение гептановой и изооктановой фракций.

Детонация

Детонация — это процесс воспламенения топлива при его сжатии под максимальным давлением. Изооктан не инициирует горение без дополнительного воздействия, в то время как гептан может загореться при минимальном количестве. Присутствие изооктана в топливе повышает его октановое число, что приводит к улучшению характеристик двигателя, таких как больший запас хода, увеличение мощности и снижение шума при работе.

Детонация: Взрывное зажигание в автомобильном двигателе

Детонация — это экзотермическая реакция внезапного, непреднамеренного и неуправляемого воспламенения топливной смеси в автомобильном двигателе. Как правило, искра в цилиндрах возникает в момент максимального хода поршня. Обычно бензин поджигается от искры, что приводит к постепенному и управляемому выделению энергии.

Напротив, при детонации искра возникает до обычного воспламенения. Сгорающее топливо оказывает тепловое напряжение и давление на стенки цилиндра и поршень. Топливо детонирует, и скорость движения пламени увеличивается с 15–40 метров в секунду до 1500–2000 м/с.

Детонация: Угроза для двигателя

Детонация представляет собой серьезную угрозу для двигателя. Она вызывает быстрое сгорание топлива, что может привести к перегреву критических компонентов, возникновению ударной волны в результате взрыва, повышению температуры и давления внутри двигателя.

Эти эффекты могут привести к ускоренному износу, более громкому шуму и дополнительному звуку от металла, а также к общему снижению энергии и мощности.

Детонация: Причины ее возникновения

При использовании бензина в двигателе с большей силой сжатия, чем позволяет его октановое число, возможно возникновение детонации. Это происходит потому, что давление в топливно-воздушной смеси слишком велико, чтобы топливо могло нормально сгореть. В результате она воспламеняется до искры свечи зажигания, и поршень толкается в верхнее положение.

Причины детонации

Причиной детонации бензина может быть неосторожность производителей. В некоторых случаях для повышения октанового числа в смесь нефтепродуктов добавляют пропан, метан и другие химические вещества. Это искусственный метод повышения показателя лишь на короткий промежуток времени. Компоненты нестабильны и быстро испаряются, что приводит к снижению октанового числа. Методы определения октанового числа бензина.

Лабораторный анализ для определения октанового числа

Для того чтобы с наибольшей точностью оценить октановое число, необходимо использовать лабораторные методы. Основные производители топлива используют два подхода к этому вопросу:

Использование двигателя для проведения экспериментов

Для исследования берется одноцилиндровый двигатель. Создаются условия, максимально приближенные к условиям движения автомобиля по загородному шоссе. Исследование проводится в соответствии с ГОСТом при частоте вращения двигателя 900 оборотов в минуту и температуре топливовоздушной смеси 149℃.

Исследование

Экспериментальное топливо сравнивается с эталонным, устанавливается количество изооктана и гептана в нем. Двигатель работает в смоделированных городских условиях, топливовоздушная смесь подается при температуре всего 52℃, двигатель работает со скоростью 600 оборотов в минуту. Исследования также проводятся в соответствии с ГОСТом.

Расхождения в значениях

Значения в единицах измерения различаются из-за несовпадения условий. В России для исследований применяется особый подход, в то время как в США рассчитывается среднее значение двух величин. При заправке автомобиля за рубежом необходимо учитывать расхождение между единицами измерения. Для перевода показателей из одной системы в другую можно использовать эксклюзивную таблицу октановых чисел.

Измерение октанового числа

Октановое число можно измерить самостоятельно с помощью специального прибора — октанометра. Их можно приобрести в многочисленных магазинах. Если у более сложных и высокоточных моделей погрешность может составлять всего 5 единиц, то у более простых приборов она может достигать 10 единиц.

Октанометры и их эксплуатация

Работа октанометров заключается в определении диэлектрической проницаемости исследуемого топлива. Затем полученные значения сравниваются с образцовыми значениями, хранящимися в памяти прибора. Важно отметить, что приборы необходимо регулярно калибровать.

Кроме того, октанометры не способны измерять реальное октановое число, вместо этого они анализируют электропроводность, на которую могут влиять углеводороды как линейной, так и циклической структуры, а также присадки, не оказывающие прямого влияния на детонационную стойкость. Таким образом, автономное определение практически невозможно.

Максимальное октановое число

Октановое число может составлять от 130 до 140 единиц при включении в состав металлоорганических соединений, таких как ферроцен и тетраэтилсвинец. Однако в большинстве штатов эти присадки запрещены из-за их негативного влияния на окружающую среду. Несвинцовое топливо, не содержащее ни одного из этих запрещенных компонентов, имеет октановое число не более 109 единиц. Авиационное топливо, напротив, может достигать 115 единиц, а для гоночных автомобилей используется бензин с октановым числом 102 единицы.

Повышение октанового числа

Существует несколько стратегий повышения октанового числа, таких как:

• Применение в нефтепереработке катализаторов, включающих рений, так как этот элемент повышает концентрацию углеводородов с разветвленной структурой.

• Присадки, например, тетраэтилсвинец, который используется в топливной промышленности с XXI века и является наиболее эффективным для повышения октанового числа. К сожалению, токсичность этого вещества привела к его запрету.

• Другими альтернативами являются эфиры, ароматические углеводороды, спирты, которые повышают октановое число на 10–12 единиц без ущерба для экологичности бензина.

Преимущества корректоров октанового числа

Для самостоятельного повышения октанового числа можно приобрести различные октан-корректоры, антидетонаторы, универсальные смеси, содержащие спирты и эфиры. Такие продукты могут приводить к разнице в основной характеристике до 2–6 единиц.

Популярные добавки

Наиболее популярными добавками, используемыми для этих целей, являются Totek UMT, Astrohim Octane Plus, Octane Plus Hi Gear, Lavr Next Octane Plus, Octane Plus Liqui Moly.

Понижение октанового числа

Если ваш автомобиль постарел и ему требуется топливо с более низким октановым числом, то его можно снизить с помощью следующих мер:

Погодные условия:Октановое число можно снизить, оставив топливный бак открытым, чтобы испарялись летучие элементы. При этом октановое число может снижаться примерно на 0,5 единицы ежедневно.

Состав керосина

При таком подходе рассчитать правильные пропорции керосина крайне сложно. Поэтому необходим постоянный контроль качества. Кроме того, при использовании керосина современные двигатели, как правило, работают хуже и даже перестают функционировать.

Если в бак добавляется низкооктановый бензин, то скорость горения топливно-воздушной смеси зависит от его октанового числа. Обычно при соприкосновении с искрой бензин медленно воспламеняется и выделяет энергию. Необходимое октановое число обычно указывается производителем машины или двигателя в технической документации, и следует придерживаться этих указаний.

Если октановое число слишком низкое, то это приводит к детонации — внезапному сгоранию без предупреждения. В действительности топливо взрывается, как бомба, быстро сгорая с минимальным количеством выделяемой энергии. Если октановое число слишком высокое, то давление в цилиндре при сжатии бензина и воздуха не достигает оптимальной точки для правильного сгорания смеси. Топливо расходуется гораздо медленнее, но не полностью.

Бензин с более низким октановым числом

Если октановое число бензина ниже требуемого, то двигатель будет значительно ослаблен и издавать металлический стук. Снижается топливная экономичность, ускоряется разрушение катализатора отработавших газов, регулирующего температуру. Некоторые современные автомобили оснащены системами предупреждения детонации, что позволяет заправлять их топливом с более низким октановым числом, чем рекомендовано производителем, но это сомнительная стратегия экономии, так как одновременно повышается расход топлива и снижается мощность двигателя.

Миф о высокооктановом топливе

Существует распространенное заблуждение, что использование высокооктанового бензина полезно. Однако если превысить рекомендуемый уровень октанового числа, результаты могут быть совершенно иными. Без необходимой степени сжатия топливно-воздушная смесь не будет сгорать должным образом, что приведет к ряду проблем.

Постоянное использование слишком высокого октанового числа может негативно сказаться на работе двигателя: снизится мощность, увеличится расход топлива, появятся дорогостоящие поездки на АЗС. Кроме того, на поршнях, клапанах и свечах зажигания могут накапливаться углеродистые отложения, что может привести к перегреву выпускных клапанов и дорогостоящему ремонту.

Октановое число топлива в двигателях и их эксплуатационных характеристиках

Октановое число определяет устойчивость топлива к самовозгоранию, или детонации. Очень важно правильно подобрать бензин для своего автомобиля, так как от этого зависит бесперебойная работа двигателя, его долговечность и оптимальные эксплуатационные характеристики.