Октановое число бензина: что это такое

Что такое Октановое число

От свойств главного расходного материала — бензина — зависят как технические параметры двигателя, так и его надежность и долговечность. Основной характеристикой автомобильного бензина является октановое число, которым обозначается его детонационная стойкость.

Детонация — самопроизвольное воспламенение топливовоздушной смеси, которое нарушает правильный ход процесса сгорания, что приводит к падению мощности и повышению токсичности отработавших газов. К тому же при детонации происходят резкие удары, которые грозят износом двигателя. На российском автомобильном жаргоне эти звуки называют «стук пальцев».

Детонационные свойства бензина измеряют по аналогии. Одноцилиндровый мотор с переменной степенью сжатия доводят до появления детонации исследуемого топлива. Затем подбирается смесь двух видов углеводородов — изооктана, который считается абсолютно не склонным к детонации, и н-гептана, чья детонационная стойкость приравнена к нулю. Процентное содержание изооктана в смеси, детонирующей при той же степени сжатия, что и исследуемое топливо, и будет являться октановым числом (ОЧ) последнего.

В России автомобильные бензины обозначаются буквой «А» и цифрами, соответствующими октановому числу. Для высокооктановых бензинов оно определяется по исследовательскому методу, о чем свидетельствует буква «И» в обозначении. Хотя допускается выпуск бензинов А-80, А-92 и А-96, октановое число которых определено по исследовательскому методу. За рубежом результаты измерения моторным методом обозначают как MON, а исследовательским — RON (в немецкоязычных странах ROZ). Методы отличаются только условиями проведения испытаний: в моторном температура и обороты выше, поэтому октановое число, определенное по этому методу, ниже, чем полученное по исследовательскому. Например, по моторному методу ОЧ Аи-98 получилось бы равным 88. Отсюда следует возможность существования бензинов с октановым числом более 100, теоретически, казалось бы, невозможным (правда, они используются только в авиации). Прямой зависимости между результатами замеров по моторному и исследовательскому методам нет. В США и Канаде используется не октановое число, а октановый индекс — среднее арифметическое MON и RON, так что их 91-й на самом деле имеет то же ОЧ, что и наш Аи-95.

Современные двигатели имеют высокую степень сжатия и требуют бензина с октановым числом 91 и выше. Получение такого топлива методами нефтепереработки обходится относительно дорого, поэтому используются различные присадки, повышающие октановое число. Самой эффективной и потому повсеместно применявшейся был тетраэтилсвинец. Он не только ядовит сам по себе, но и быстро выводит из строя каталитические нейтрализаторы и датчики (лямда-зонды), которые сейчас являются обязательными элементами конструкции автомобиля. Для некоторых двигателей устаревших конструкций осадок свинца необходим в качестве твердой смазки. В этих случаях используют специальные добавки в топливо, которые продаются отдельно. Сейчас этилированным легально может быть только авиационный бензин. Для повышения октанового числа иногда используют ферроцен. К сожалению, эта присадка имеет в своем составе железо и создает трудноудалимый токопроводящий налет на свечах, который уменьшает срок их службы до 5—7 тыс. километров. В России применялись также присадки на основе марганца, однако сейчас они запрещены. Безвредной для двигателя антидетонационной добавкой является МТБЭ — метилтретбутиловый эфир. На данный момент он наиболее широко применяется в России и Европе.

Среди автовладельцев широко распространено заблуждение, что «залить литров двадцать 98-го» — вещь периодически очень полезная. На самом деле использование топлива с ОЧ выше рекомендованного не имеет практического смысла. На моделях со сравнительно простыми двигателями (без датчика детонации и автоматического корректора зажигания) это не дает никаких преимуществ. Многие современные автомобили рассчитаны на различные виды топлива с ОЧ от 91 до 95 или даже до 98, и на высокооктановом бензине их мощность и экономичность повышаются максимум на 5%.

Увы, потребитель практически не имеет возможности проверить качество заливаемого топлива, так что какие-либо советы по выбору давать нет смысла. Тут единственным критерием может быть только репутация той или иной АЗС.

Что означает октановое число

Под этим непонятным термином понимают степень устойчивости топлива в жидком виде к детонации. Другими словами, каков порог воспламенения бензина под воздействием давления, то есть при сжатии. В качестве эталона берётся смесь двух углеводородов: изооктана и н-гептана. Однако методы определения ОЧ могут различаться, поэтому существует классификация этого показателя в зависимости от способа определения:

• ОЧИ – исследовательское ОЧ;
• ОЧМ – моторное ОЧ.

Поскольку инструментальные механизмы этих методов не совпадают, существует разница между значениями ОЧИ и ОЧМ, которая называется чувствительностью жидкого горючего. Оба метода являются лабораторными. А если речь идёт о реальном показателе, получаемом на рабочем силовом агрегате, говорят о фактическом октановом числе. Оно определяется с помощью специального стенда на работающем двигателе. Но самым приближённым к действительности показателем считается дорожное ОЧ, которое измеряется на движущемся транспортном средстве.

Изооктан – вещество, которое относится к практически невоспламенимым под действием силы сжатия, поэтому смесь, состоящая только из него, обладает максимально возможным ОЧ, равным 100. Наоборот, смесь, состоящая только из н-гептана, обладает нулевым октановым числом. При этом сгорание н-гептана в результате воздействия даже минимального давления сопровождается характерными стуками в ЦПГ, которые называются детонационными. Именно они и возникают, если использовать горючее с неподходящим для данного силового агрегата октановым числом. Металлический звон формируется в результате распространения звуковых волн, появляющихся в результате слишком быстрого сгорания ТВС. Многократно отражаясь от поверхности поршней/цилиндров, они становятся хорошо слышимыми и распознаваемыми опытными водителями. Таким образом, октановое число показывает, насколько быстро происходит процесс сгорания горючего в цилиндрах двигателя.

Что означают числа 92, 95 и 98? Октановое число и детонация

Цифрами 80, 92, 95 или 98 обозначают октановое число бензина. Этот показатель характеризует детонационную устойчивость топлива, применяемого в ДВС. Используется он только для бензина. Авиационный керосин и дизтопливо оцениваются по другим критериям.

Сначала разберемся с термином «детонация». Смесь воздуха и топлива, которая подается в камеру сгорания, сначала сжимается, а затем воспламеняется с помощью искры. Бензин с низкой детонационной устойчивостью самопроизвольно воспламеняется при меньшей степени сжатия. В результате смесь взрывается в цилиндре раньше, чем поршень достигает верхней мертвой точки. В результате:

1. Возникает характерный стук.
2. Ускоряется износ деталей поршневой системы.
3. Падает мощность двигателя.
4. Растет расход топлива.

Поэтому была введена единая система маркировки горючего в соответствии с его детонационной устойчивостью. В качестве эталона используется смесь изооктана и н-гептана. Изооктан самопроизвольно не взрывается даже при степени сжатия выше, чем у стандартных бензиновых двигателей. Таким образом, условный бензин с октановым числом 100 — это чистый изооктан. За условный ноль принята 100% смесь гептана, которая воспламеняется даже при незначительном сжатии.

Соответственно, топливо А-92, А-95 или А-80 имеет такие же детонационные свойства, как и 92, 95 или 80-процентная смесь изооктана с н-гептаном.

Различают два метода исследования октанового числа топлива: моторный и исследовательский. Соответственно, отличается и маркировка:

• А — автомобильный бензин с октановым числом, определенным по моторному методу.
• АИ — бензин, октановое число которого определено по исследовательскому методу.

Исследования проводятся на испытательных стендах, имитирующих бензиновый ДВС. Разница состоит в условиях работы двигателя. Моторный метод имитирует езду по загородной трассе с большими оборотами и высокой нагрузкой. Исследовательский метод воспроизводит особенности городской езды на небольших оборотах с частыми остановками. Соответственно, моторный способ исследования показывает значительно меньшее число.

Таблица 1. Степень сжатия и октановое число бензина

Популярный в старых легковушках и мотоциклах бензин А-76 маркируется только по моторному методу. Октановое число современного бензина АИ-95 определяется исследовательским методом. Оно соответствует бензину А-85. То есть разница между ними составляет всего 9, а не 17 единиц.

Технические характеристики

Прибор обладает определенными техническими характеристиками:

• диапазон определения октановых чисел: от 75 до 99.9;
• время сработки: до 15 секунд;
• элемент питания: АА; напряжение – 3 В;
• потребляемый ток – не более 80 мА;
• диапазон рабочих температур: от 5 до 40◦С, влажность – от 30 до 80%;
• масса – не более 0.36 кг;
• необходимый минимум бензина при проточном измерении – от 5 до 10 литров, в режиме погружения – от 80 мл.

В комплект поставки входит:

• прибор;
• инструкция;
• комплект запасных уплотнителей;
• футляр.

В целом, технические характеристики являются неплохими, об этом свидетельствуют и отзывы. «Октис-2», который разработан и сертифицирован на территории РФ, стал неплохим аналогом зарубежных приборов.

Понятие октанового числа

Октановое число представлено в виде меры, которая определяет химическую стойкость топлива к автоматическому зажиганию. Детонационная стойкость прямо пропорциональна величине ОЧ. Топливно-воздушная смесь сжимается под воздействием поршня во время такта сжатия. Высокое давление может спровоцировать самопроизвольное возгорание смеси, и это проблема, если детонация произошла до того, как свеча зажигания дала искру.

Сопровождается данный процесс шумовым эффектом, напоминающим звон монет в керамической копилке. Объяснить такие звуки можно образованием волн высокого давления, между которыми происходит столкновение.

Последствия самовозгорания могут быть представлены серьёзными повреждениями внутренних элементов мотора, поршневые отверстия могут расправиться, а шатуны погнуться. Двигатель выходит из строя.

С современными двигателями таких неприятностей практически не происходит благодаря наличию специальных компьютерных блоков управления. Соответствующие детонационные датчики монтируются на блок мотора и своевременно определяют частоты, указывающие на риск детонации.

После фиксации подобных частот управляющий КПП модуль возвращает контроль воздушно-топливной смеси. Происходит оттягивание момента появления искры в свечах, снижение уровня наддува в моторе или коррекция состава топливной смеси для предотвращения поломки.

https://youtube.com/watch?v=4JiIS5LkneU

Детонационная стойкость. Октановое число и методы его определения

Основным свойством бензина является детонационная стойкость, характеризующая его способность сгорать в цилиндрах двигателя без детонации.

Детонация — это сгорание рабочей смеси в цилиндрах двигателя со скоростью, превышающей скорость звука. В рабочей смеси образуются углеводородные перекиси, которые самовоспламеняются и сгорают со сверхзвуковой скоростью 1500…2500 м/с (при нормальном сгорании – 10…35 м/с). Это явление сопровождается резкими металлическими стуками, перегревом и падением мощности двигателя. При детонации в двигателе возникают ударные нагрузки, которые могут стать причиной его разрушения. Показателем, определяющим детонационную стойкость бензина, является октановое число; чем оно выше, тем меньше возможность появления детонации.

Кроме октанового числа на возникновение детонации при работе двигателя влияют эксплуатационные факторы:

• перегрев двигателя
• большая нагрузка при малой частоте вращения коленчатого вала
• ранняя установка зажигания

Из конструктивных факторов, влияющих на возникновение детонации, следует отметить такие, как форма камеры сгорания, расположение свечи зажигания, диаметр цилиндра, а также важнейший конструктивный параметр двигателя – степень сжатия.

Для каждого типа бензинового двигателя допускается применение бензина со строго определенным октановым числом, которое обусловливается степенью сжатия двигателя: чем выше степень сжатия, тем большее октановое число должен иметь бензин. Октановое число определяют моторным и исследовательским методами, суть которых заключается в сравнении работы одноцилиндрового двигателя на испытуемом бензине и эталонном топливе. В качестве эталонного топлива используют смесь двух углеводородов – изооктана и нормального гептана. Октановое число первого принимают равным 100 единицам, второго – нулю. Если составлять смесь из этих углеводородов в определенном процентном соотношении, то оно и будет характеризовать октановое число. Так, смесь из 76 % изооктана и 24 % гептана будет равноценна бензину с октановым числом 76.

Испытание бензина моторным методом проводят следующим образом: вначале запускают двигатель на испытуемом бензине и доводят его при повышении нагрузки до возникновения детонации, которая фиксируется по шкале указателя детонации; затем переводят питание двигателя на эталонную смесь, имеющую октановое число, примерно на две единицы большее, чем у бензина. Если в фиксированном режиме нагрузки детонация не появится, двигатель переводят на другую смесь (с октановым числом, меньшим на две единицы) и вновь наблюдают за возникновением детонации. При ее появлении подсчитывают октановое число как среднее арифметическое октановых чисел двух взятых эталонных смесей. С целью большей достоверности указанное испытание проводят три раза.

Исследовательский метод испытания бензина по схеме проведения не отличается от моторного, различие заключается лишь в режиме нагрузки на двигатель в момент испытания: нагрузка устанавливается несколько меньшая, чем при моторном методе. В результате детонация возникает при использовании эталонных смесей с большим содержанием изооктана, поэтому октановое число, получаемое исследовательским методом, будет на несколько единиц выше. Например, октановое число бензина А-76, определенное по моторному методу, соответствует бензину АИ-80.

Если испытание проводят исследовательским методом, то при маркировке бензина А после буквы А; означающей, что бензин является автомобильным, следует буква И (отсутствие этой буквы указывает на моторный метод проведения испытания).

Для повышения октанового числа в некоторые бензины добавляют специальные присадки. Чаще всего это этиловая жидкость с антидетонатором ТЭС (тетраэтилсвинец). Бензин с антидетонационной присадкой называется этилированным и в отличие от обычных бензинов окрашивается.

Вследствие повышенной токсичности этилированных бензинов, проявляющей в накоплении тетраэтилсвинца в живых организмах и растительности, применение их в абсолютном большинстве стран мира запрещено.

Повышение — цетановое число — дизельное топливо

Повышение цетанового числа дизельного топлива может быть достигнуто добавлением к нему, в качестве присадок, нитратов и перекисей. Однако эффективность таких присадок значительно меньше, чем эффективность тетраэтилсвинца, применяемого для повышения октанового числа бензина, кроме того, они мало стабильны. Поэтому такая практика повышения цетанового числа не имеет распространения.
 

Для повышения цетанового числа дизельных топлив могут использоваться различные присадки, которые ускоряют пред-пламенное окисление и снижают период задержки самовоспламенения.
 

Для повышения цетанового числа дизельных топлив применяют органические нитраты ( изопропил -, амил -, циклогексил-нитраты), однако в массовом масштабе их не производят.
 

Для повышения цетанового числа дизельных топлив могут использоваться различные присадки, которые ускоряют предпламенное окисление и снижают период задержки самовоспламенения. В качестве при-салок предложены различные перекиси и нитропроизводные, из числа которых наиболее широко применяются изопропилнитрат и амилнитраг. Введением присадок петановое число повышают на 15 — 20 единиц.
 

Для повышения цетанового числа дизельных топлив применяют органические нитраты ( изопропил -, амил -, циклогексил-нитраты), однако в массовом масштабе их не производят.
 

Для повышения цетановых чисел дизельных топлив предложены различные присадки. Если антидетонаторы призваны не допускать бурного развития процесса предпламенного окисления, то присадки к дизельным топливам, наоборот, преследуют обратную цель. Для ускорения предпламенного окисления и снижения периода задержки самовоспламенения топлив предложены различные органические1 перекиси и нитропроизводные углеводородов. Приемистость дизельных топлив, особенно полученных при прямой перегонке нефти, к этим присадкам достаточно велика и достигает 15 — 20 единиц цетанового числа. Среди присадок этого типа промышленное значение в США имеет амилнитрат. Качество отечественных дизельных топлив пока не вызывает необходимости массового применения присадок, улучшающих цетановое число.
 

Для повышения цетанового числа низкоцетановых дизельных топлив применяют различные присадки. Наиболее эффективными присадками являются нитраты и перекисные соединения. В США в качестве присадки к дизельным топливам применяют амилни-трат, повышающий цетановые числа дизельных топлив.
 

С повышением цетанового числа дизельного топлива уменьшается период задержки самовоспламенения и работа двигателя улучшается. Однако при увеличении цетанового чпсла выше 50 период задержки самовоспламенения сокращается незначительно. На рис. G3 показана закономерность изменения скорости нарастания давления в цилиндре двигателя в зависимости от величины цетанового числа применяемого топлива. Эти данные показывают, что увеличение цетанового числа выше 50 не вызывает заметного улучшения работы двигателя.
 

Необходимо отметить, что повышение цетанового числа дизельного топлива только улучшает характер сгорания и работу двигателя.
 

В табл. 70 показано повышение цетанового числа дизельных топлив при добавлении к ним 2 % наиболее широко известных и эффективных присадок.
 

В некоторых случаях для повышения цетанового числа дизельных топлив, имеющих недостаточную воспламеняемость, применяют синтетические дизельные топлива, обладающие чрезвычайно высокими цстановыми числами.
 

Одним из основных методов повышения цетанового числа дизельных топлив следует признать использование соответствующих присадок. Преимущество способа состоит в том, что он позволяет получать высокоцетановые топлива из соответствующих фракций нафтеново-ароматических нефтей.
 

Третьим широко известным способом повышения цетанового числа дизельных топлив является использование присадок, подобно тому, как используется тетраэтиловый свинец для повышения октанового числа бензинов. Преимущество этого способа состоит в том, что он дает возможность получать высокоцетано-йые топлива из керосино-газойлевых фракций цикланово-арома-тического основания, имеющих низкую температуру застывания и обеспечивающих получение зимних и специальных арктических сортов дизельных топлив.
 

Большой интерес представляет другой способ повышения цетанового числа дизельных топлив, основанный на применении специальных присадок. Добавка в сравнительно небольших количествах присадок ( до 1 0 %) позволяет значительно повысить цетановое число топлив.
 

Дизель

Еще хуже, если в двигатель внутреннего сгорания вместо, например, 92 марки залили дизельное топливо. Попадая в топливную магистраль бензинового двигателя, оно производит ее закупорку, просачивается через цилиндры. Двигатель выходит из строя.

Если покупатель обнаружил, что залил не то и не успел завести мотор, следует слить дизель и вызвать эвакуатор, а на нем уже отправиться до ближайшего сервис-центра. Резервуар промоют и зальют нужную марку. За остальное можно не волноваться, поскольку не было подачи дизеля из бака. Хуже, если автовладелец пожалел времени на эвакуатор и залил потом полный бак бензина. Машина заведется и даже проедет какое-то расстояние, но потом все равно заглохнет. Выход — опять же эвакуатор и путешествие до СТО, только теперь уже потребуется полная промывка топливной системы.

Обеспечить автомобилю долгую жизнь с минимумом капитальных ремонтов и ядовитых выхлопов — это пользоваться горючим предписанной заводом марки и покупать только качественный бензин

Особенно это важно зимой. Не все владельцы заправок ведут бизнес честно, если в горючем есть вода, то октановое число 95 или 92 уже не так важно

Завести двигатель будет сложно, если вообще возможно. Ситуацию спасут присадки, только не повышающие октановое число, а осушители топлива, продающиеся во всех автомобильных магазинах. Стоят они дешево, зато удаляют воду и не дают баку замерзнуть.

Ликбез от «Горыныча»

Просто о сложном:

Сегодня речь пойдет о важном показателе, характеризующем определенные свойства топлива

Приобретая автомобиль, вы наверняка обратили внимание на то, каким именно видом топлива рекомендует производитель заправлять данную конкретную машину. И вы разумно следуете этой рекомендации, выбирая на АЗС колонку, где указан тип бензина с «заветными» цифрами – 92, 95, 98

Вы знаете, что выбирать цифру меньшую, чем рекомендовано, чревато. Большую же – неоправданно накладно. Что это за цифры такие и почему в данном случае к рекомендации производителей машин следует прислушиваться?

Существует несколько сортов бензина. При этом каждый из них имеет свой собственный номер, отвечающий его октановому числу. Машины разных марок следует заправлять бензином, подходящим именно им. Но что же такое это пресловутое «октановое число» бензина? Сжимаясь, все виды топлива противостоят самовоспламенению. И качество бензина тем выше, чем лучше это у топлива «получается». На умном языке это свойство топлива – противостоять самовозгоранию – называется «детонационная стойкость». Происходит весь процесс в двигателе автомобиля, в камере внутреннего сгорания. И если бензин «умеет» сопротивляться самовоспламенению при сжатии достаточно хорошо, топливо нормально сгорает в любом режиме эксплуатации автомобильного двигателя. При этом получается избежать окисления, которое и может привести к тепловому взрыву.

Способность топлива сопротивляться самовозгоранию можно измерить. Делают это при помощи специального показателя – того самого, что и называется хитрым словосочетанием «октановое число».

Откуда есть пошло «число октаново»?

Изооктан – органическое соединение, которое в небольшом количестве содержится в любом бензине. Даже сильное сжатие окисляет его с трудом. Поэтому его способность к сопротивлению самовоспламенению (детонационную стойкость) оценили в 100 единиц. Стойкость к самовоспламенению его антипода – н-гептана – «нулевая». Разделив «стойкий» изооктан на «нулевой» н-гептан, мы и получим в процентном соотношении некий показатель, который принято называть «октановым числом». Всезнайка-Википедия определяет октановое число как «показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива (способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии) для двигателей внутреннего сгорания». 

На что оно влияет?

Когда автомобиль «включен», топливо в его двигателе смешивается с воздухом и поджигается при помощи искры в камере сгорания. Если эта смесь плохо сопротивляется самовозгоранию, происходит взрыв, что не есть хорошо для движка вашего автомобиля. При этом взрывная волна, распространяясь по двигателю, попадает в выхлопную систему. В результате двигатель перегревается, на головках блока цилиндров повреждаются прокладки, поршни и выпускные клапаны перегорают. В итоге автомобилю требуется ремонт, зачастую совсем недешевый. Изготавливая двигатели с высокой степенью сжатия ( в основном для авто представительского класса и спортивных машин), автомобильные концерны «страхуют» вас от подобных неприятностей. Таким двигателям нужно своеобразное меню в виде бензина с более высоким октановым числом в качестве «основного блюда».

Как повысить октановое число бензина?

На выходе с заводов октановое число в бензине не более 70 %. Чтобы его улучшить, топливо «шлифуют» различными присадками. Углеводороды с резким запахом, добавленные в бензин: – снижают окисление; – предотвращают детонацию; – уменьшить содержание вредных примесей (воды, серы). Выходит, высокооктановое топливо более «вонючее», но при этом и более полезное для сердца вашего автомобиля. Не запах определяет качество топлива, а конкретный показатель, соответствие которого можно проверить при помощи специального прибора – октанометра – или в специализированной лаборатории. Впрочем, водителям заниматься этим совсем ни к чему. Ведь на наших заправках октановое число бензина в точности соответствует его способности к сопротивлению самовоспламенению, то есть «детонационной стойкости». «Змей Горыныч», хоть он персонаж и сказочный, с такими вещами шутить не любит.