Что такое октановое число

Октановое число (ОЧ) — термин, хорошо знакомый большинству водителей. Это важная оценка свойств топлива, которая напрямую влияет на работу двигателя автомобиля. В этой статье вы найдете ответы на все связанные с ним вопросы.

Что такое октановое число?

Октановое число бензина выражает степень устойчивости топлива к детонации при запуске двигателя. Это важнейший показатель, измеряющий способность горючей жидкости воспламеняться без использования свечи зажигания.

Риск самовозгорания

Октановое число топлива является важным фактором, предотвращающим самовозгорание. Более высокое значение означает меньший риск, а более низкое — большую вероятность воспламенения.

Как октановое число влияет на производительность

В любом двигателе внутреннего сгорания октановое число влияет на работу мотора. Когда поршень находится в крайнем верхнем положении, на топливно-воздушную смесь оказывается большое давление. Затем под действием искры происходит воспламенение бензина. После этого поршень движется вниз, вращая вал двигателя.

Октановое число

Чем выше октановое число, тем большее давление может выдержать газ, прежде чем он сгорит. Это приводит к выделению большего количества энергии, что обеспечивает оптимальные характеристики двигателя и его бесперебойную работу. И наоборот, при низком октановом числе топливо воспламеняется слишком быстро, что приводит к неэффективной работе двигателя.

Маркировка топлива

Для определения октанового числа автомобильного топлива обычно используется система маркировки. Первая буква «А» указывает на то, что топливо предназначено именно для автомобилей. Вторая буква — «I» — обозначает октановое число, которое определяется в лаборатории. Образцы проверяются на соответствие двум основным стандартам: гептану и изооктану. Например, АИ-95 состоит на 95% из изооктана и на 5% из гептана. Как правило, выпускается четыре марки бензина. Для большинства автомобилей используется АИ-92 или АИ-95, а для мощных двигателей требуется более качественное топливо, например АИ-98. Самым низким октановым числом является АИ-80.

Октановое число и состав топлива

Бензин АИ-100 предназначен для использования в гоночных автомобилях и не часто встречается на местных АЗС. Можно приобрести высококачественные, фирменные виды топлива, но они не имеют характерной маркировки. Что влияет на октановое число?

При фракционировании нерафинированной нефти получается чистое топливо. Его огнестойкость невысока и составляет от 40 до 60. Автомобильное топливо содержит смесь компонентов. Органические компоненты соединяются с чистым бензином, повышая его детонационную стойкость. Октановое число зависит от конечного состава топлива.

Воспламенение углеводородов

Углеводороды с линейной структурой обычно обладают минимальной устойчивостью к воспламенению. Однако углеводороды с более сложной структурой, в том числе циклической и разветвленной, обладают наибольшей устойчивостью. Для повышения этого показателя производители топливных продуктов используют в производстве технологии риформинга и каталитического крекинга. Это повышает концентрацию углеводородов со сложной структурой и снижает количество линейных углеводородов.

Октановое число, изооктан и гептан: Объяснение родства

Бензин состоит из двух углеводородов: гептана, известного также как н-гептан, и изооктана. Октановое число определяется в лабораториях при сравнении свойств различных бензинов с эталонными образцами изооктана со 100-ной детонационной стойкостью и гептана с нулевой стойкостью к воспламенению. Именно соотношение долей гептана и изооктана и дает октановое число.

Влияние изооктана и гептана на двигательную активность

Изооктан, сжатый до максимальной степени, не воспламеняется самопроизвольно. Однако гептан воспламеняется при минимальном контакте. Чем выше содержание изооктана, тем выше октановое число и тем лучше характеристики топлива. Это сказывается на работе двигателя: увеличивается запас хода, максимальная мощность, снижается шум.

Что такое детонация? Детонация — это форма сгорания, при которой топливно-воздушная смесь воспламеняется одновременно в нескольких местах цилиндра. При этом возникает ударная волна, вызывающая сильное давление и нагрев, что может привести к повреждению двигателя.

Детонация: Неконтролируемое воспламенение топливной смеси

Детонация — это неконтролируемое воспламенение топливно-воздушной смеси в двигателе, происходящее без искры. Обычно воспламенение происходит, когда поршень достигает верхней части цилиндра, и его запускает искра, которая постепенно сжигает топливо, приводя к выделению энергии. В случае детонации воспламенение происходит преждевременно, в результате чего топливо взрывается и сгорает гораздо быстрее, чем обычно; скорость пламени обычно составляет от 15 до 40 м/с, но при детонации она возрастает до 1500–2000 м/с.

Детонация: Убийца двигателей

Детонация может стать убийцей двигателей. Она увеличивает скорость горения, нагревает основные компоненты, вызывает взрывы, создающие ударные волны, повышает температуру двигателя и оказывает сильное давление на его отдельные детали, такие как цилиндр и поршень.

Из-за детонации двигатель быстро изнашивается, громко шумит, издает дополнительные звуки, напоминающие удары металла, выдает меньшую мощность и имеет пониженную энергоотдачу.

Причины детонации

Детонация возникает из-за несоответствия между октановым числом и свойствами двигателя, а именно давлением, оказываемым на топливно-воздушную смесь. Двигатель большой мощности будет иметь высокую степень сжатия, что в сочетании с более низким октановым числом, чем предполагается, приведет к тому, что топливо будет гореть до тех пор, пока не воспламенится свеча зажигания и поршень не будет вытолкнут в максимальное верхнее положение.

Недобросовестность производителей

Детонация автомобилей может быть связана с недобросовестностью их производителей. Некоторые фирмы добавляют в нефтяную смесь пропан, метан и другие элементы для повышения октанового числа. Включение этих компонентов дает временное искусственное повышение показателя. Однако эти вещества являются горючими, поэтому они быстро улетучиваются, что приводит к снижению октанового числа.

Оценка октанового числа

Расчет октанового числа бензина производится по определенным методикам.

Профессиональная оценка октанового числа

Точно определить октановое число можно только в лабораторных условиях. Компании, производящие топливные смеси, используют два подхода: — Моторный метод и — исследовательский метод. Моторный метод предполагает испытание топлива в двигателе, а исследовательский — измерение детонационной стойкости топлива в закрытом сосуде.

Анализ работы двигателя

Одноцилиндровый двигатель используется для имитации движения автомобиля по пригородному шоссе. Испытания проводятся в соответствии с ГОСТом, при этом двигатель работает на 900 об/мин, а топливная смесь с воздухом имеет температуру 149°C.

Оценка состава топлива

Фактическое топливо сравнивается с эталоном, определяется содержание изооктана и гептана. Двигатель работает в имитированных городских условиях, где температура топливной смеси составляет всего 52°C, а двигатель вращается со скоростью 600 об/мин. Испытания также проводятся в соответствии с ГОСТом.

Преобразование измеряемых величин

Цифры в единицах для указанных измерений не совпадают в силу различных обстоятельств. В России используется своя следственная система. В США берут среднее значение двух величин. При заправке автомобиля за рубежом следует помнить о расхождениях в единицах измерения. Для перевода значений из одной системы в другую можно воспользоваться специальной таблицей октановых чисел.

Измерение октанового числа: Решение своими руками

В продаже имеется специализированный прибор — октанометр, позволяющий определить октановое число.

Однако следует отметить, что наиболее совершенные и точные приборы могут иметь погрешность до пяти единиц, а более простые — до десяти.

Анализ октанового числа с помощью октанометра

Октанометры используют концепцию определения диэлектрической проницаемости исследуемого топлива для получения значения. Затем оно сравнивается с предварительно введенными в память прибора значениями образцов. Необходимо помнить о необходимости регулярной калибровки прибора.

Следует отметить, что октанометры анализируют не непосредственно само октановое число, а электропроводность. На нее могут влиять углеводороды с линейной и циклической структурой, а также любые присадки, которые не оказывают влияния на взрывостойкость. Это означает, что самостоятельное определение числа практически невозможно.

Максимальное октановое число

Максимально возможное октановое число составляет от 130 до 140 единиц; оно достигается за счет добавления в топливо металлоорганических соединений, таких как ферроцен и тетраэтилсвинец. К сожалению, эти компоненты запрещены во многих странах из-за их негативного влияния на окружающую среду. Бензин без этих добавок может достигать максимального октанового числа 109 единиц. При этом топливо для самолетов и вертолетов может достигать 115 единиц, а гоночные автомобили могут использовать только топливо с октановым числом 102.

Способы повышения октанового числа

Для того чтобы повысить октановое число, можно использовать несколько способов:

Катализаторы

Добавление катализаторов, содержащих рений, увеличивает количество разветвленных углеводородов.

Добавки

Тетраэтилсвинец, металлоорганическое соединение, ранее был наиболее эффективной добавкой для повышения октанового числа, но с тех пор запрещен из-за токсичности. Альтернативные варианты, такие как сложные эфиры, ароматические углеводороды и спирты, по-прежнему доступны и позволяют повысить октановое число на 10–12 единиц без ущерба для экологичности.

Бустеры октанового числа

В продаже имеются различные октаноповышающие, антиблокировочные и универсальные присадки, содержащие спирты и эфиры. Однако разница в октановом числе после введения этих веществ в бензин минимальна — не более 2–6 пунктов. Более того, некоторые из этих присадок могут изменять состав и свойства топлива. Среди популярных марок — Totek UMT, Astrohim Octane Plus, Octane Plus Hi Gear, Lavr Next Octane Plus, Octane Plus Liqui Moly.

Понижение октанового числа

Если Ваш автомобиль уже устарел и работает на топливе с низким октановым числом, то Вам необходимо его снизить. Вот несколько способов сделать это:

Заправка: Чтобы снизить октановое число, достаточно оставить топливный бак открытым и дать летучим компонентам испариться. Это может снизить октановое число в среднем на 0,5 единицы каждый день.

Введение в состав керосина

Этот метод расчета правильных пропорций достаточно сложен для освоения и поэтому требует постоянного контроля качества. Кроме того, использование керосина в современных двигателях может привести к нежелательным последствиям, таким как ухудшение характеристик и даже выход из строя. Если в бак залито низкосортное топливо, а именно с низким октановым числом, то это повлияет на скорость сгорания топливно-воздушной смеси, которая определяется октановым числом. Обычно для воспламенения бензина достаточно искры, которая постепенно сгорает и выделяет энергию. Для обеспечения оптимальной работы машины или двигателя важно соблюдать рекомендации производителя относительно необходимого октанового числа, указанные в технической документации.

Если октановое число недостаточно высоко, то происходит явление, называемое детонацией,— внезапное и слишком быстрое сгорание топлива. Топливо, по сути, детонирует и сгорает быстро, с минимальным выделением энергии. С другой стороны, если октановое число слишком высоко, давление в цилиндре, где сжимаются бензин и воздух, не достигает необходимого уровня для оптимального сгорания топливовоздушной смеси. Это приводит к замедлению процесса горения, что не приводит к полному сгоранию топлива.

Низкооктановое топливо: возможный ущерб

Если октановое число топлива опускается ниже требуемого уровня, мощность двигателя снижается, появляется металлический стук. Снижается топливная экономичность, а в некоторых случаях выходит из строя катализатор отработавших газов. Несмотря на то что современные автомобили могут быть оснащены системой предупреждения детонации, использование топлива с более низким октановым числом, чем рекомендовано производителем, не является разумным выбором из-за снижения мощности двигателя и увеличения расхода топлива.

Опасность использования высокооктанового бензина

Часто считается, что высокооктановое топливо — это хорошо. Однако использование топлива с октановым числом выше рекомендуемого может привести к негативным последствиям. В цилиндре не будет происходить необходимого сжатия, что приведет к неполному сгоранию топливно-воздушной смеси.

Постоянное использование высокооктанового топлива может привести к: снижению мощности двигателя, увеличению расхода топлива, увеличению расходов на заправке, образованию нагара на поршнях, клапанах и свечах зажигания, перегреву выпускных клапанов, что приведет к их поломке и дорогостоящему ремонту.

Определение октанового числа

Октановое число — это показатель способности топлива противостоять самовоспламенению и детонации в двигателе. Этот показатель влияет на мощность двигателя и общие эксплуатационные характеристики автомобиля. Чтобы автомобиль работал без сбоев, а двигатель служил долго и максимально эффективно, очень важно правильно подобрать бензин.