Октановое число бензина - важный показатель. От него зависят эксплуатационные свойства топлива, динамические и другие характеристики автомобиля. Под данным понятием подразумевается мера стойкости к детонации (возгоранию) этого типа топлива. Существуют определенные стандарты для различных видов бензина. Различные типы двигателей рассчитаны на использование бензина с определенным октановым числом.
Октановое число, это мера химической стойкости бензина к автоматическому зажиганию. Чем больше октановое число бензина, тем он устойчивее к возгоранию. А возгорание влечет за собой выход двигателя из строя. На что влияет октановое число? Дело в том, что во время такта сжатия поршень начинает сжимать топливно-воздушную смесь. Когда смесь оказывается под высоким давлением, она может самопроизвольно возгораться. Это серьезная проблема в том случае, когда смесь загорается до того, как ласт искру свеча зажигания. Самопроизвольное воспламенение, которое профессиональным языком называется «детонация» может спровоцировать появление громкого шума.
Грохот напоминает звон монет, которые вы кидаете в копилку. Звук и стон возникает по той причине, что самовоспламенение приводит к образованию волн высокого давления, которые сталкиваются между собой. Детонация может повредить внутренние компоненты двигателя. Возгорание легко расплавит поршневые отверстия, и даже погнет шатуны. В итоге двигатель придется ремонтировать. Однако в наше время этого практически не происходит по той причине, что производители используют компьютерные блоки управления двигателем.
Благодаря детонационным датчикам, которые представляют собой электронные преобразователи небольшого размера, закрепленные на блоке двигателя, могут обнаруживать характерные для детонации частоты. Когда датчики фиксируют появление частот, модуль, управляющий коробкой передач, выполняет ряд действий, направленных на возвращение контроля воздушно-топливной смеси. Блок либо понижает уровень наддува в двигателях, либо оттягивает время появления искры в свечах, либо откорректировать состав топливной смеси, дабы обезопасить двигатель от поломки.
При работе автомобиля топливо в его двигателе перемешивается с воздухом, после чего полученная смесь поступает в камеру сгорания, где и поджигается при помощи искры. Если эта смесь не имеет достаточной стойкости к самовоспламенению, происходит взрыв с неприятными последствиями для двигателя.
Чтобы таких проблем не возникало, при производстве транспорта автомобильные концерны производят двигатели с высокой степенью сжатия.
Именно здесь и имеет значение октановое число. Двигатели с более высокой степенью сжатия требуют бензина, имеющего более высокое октановое число.
Как правило, их устанавливают в спортивные или представительские машины, то есть чем лучше и дороже транспорт, чем выше сжатие в его двигателе, тем выше должно быть октановое число в заправляемом топливе.
Для каждой марки и модели автомобиля заводом-изготовителем предусмотрен бензин с определенным октановым числом. Узнать его можно из руководства по эксплуатации авто. Но что же произойдет, если не придерживаться рекомендаций?
Применение топлива с меньшим октановым числом, как мы уже знаем, ведет к детонации. Кроме этого увеличивается расход, снижается мощность двигателя, а при длительной нагрузке на него возможно прогорание клапанов, перегрев двигателя, выход из строя деталей поршневой группы. При использовании бензина с большим октановым числом ничего страшного не произойдет, разве, что немного снизится динамика за счет более длительного времени сгорания горючей смеси.
Ниже представлена таблица, из которой можно узнать, какое топливо лучше подойдет для двигателей с разной степенью сжатия.
С недавнего времени с заправок исчез бензин с октановым числом 76 и 80. Но при этом большое количество техники, которая ещё на данный момент эксплуатируется, требует для своей нормальной работы именно такое топливо. Особенно часто возникают такие сложности с мотоблоками, выпущенными около 10 лет назад или же более. Приобретать новый - достаточно дорогостоящее мероприятие. Именно поэтому вопрос по поводу снижения октанового числа бензина очень актуален.
При заливке 92-го бензина вместо 80 или даже 76 двигатель обычно работает неровно, либо заводится и сразу глохнет. Потому прежде, чем использовать 92-ой, следует понизить его октановое число до приемлемого в конкретном случае. Существует несколько «народных» способов осуществить данную процедуру в домашних условиях: оставить канистру с бензином на открытом воздухе с незакрученной пробкой - каждый день величина октанового числа снижается на 0.5; использовать как добавку керосин - данный метод ранее использовался на старых автомобилях (достаточно сложно будет выбрать подходящие пропорции). При этом прежде, чем использовать такой метод, необходимо будет обязательно измерить величину октанового числа.
Благодаря высокой степени сжатия двигатель вырабатывает больше мощности при меньшем сжигании топлива. Степень сжатия – показатель того, насколько плотно сжата топливно-воздушная в цилиндре. В современных двигателях степень сжатия 10 к 1, но если речь идет о двигателях с прямым впрыском топлива, то она может быть выше. Если двигатель с наддувом, то степень сжатия наоборот, меньше. Производители автомобилей должны знать тонкие нюансы, которые не приведут к возгоранию. Именно октановое число играет здесь большую роль. Высокая степень сжатия обычно у двигателей, которые используются в спорткарах. Они почти всегда нуждаются в топливе, у которого высокое октановое число, и которое реже воспламеняется. Бензин с высоким октановым числом, не влияет на расход горючего. Необходимо понимать, что высокое внутрицилиндровое давление требует горючего с более высоким октановым числом, для того, чтобы предостеречь двигатель от повреждений, вызванных самовоспламенением. Однако ошибиться может каждый, и залить в бак не тот сорт бензина.
Если автомобиль требует горючего премиум класса, а вы залили бензин с октановым числом 87, при этом начинаете слышать внутри нехарактерные звуки, то вам необходимо очень деликатно обращаться с автомобилем до тех пор, пока вы не доедете до заправочной станции. Причем не всегда вы будете слышать какой-либо шум в двигателе. Неправильный «бензин» станет причиной снижения производительности. Расход топлива увеличится в разы. Тепло начнет попадать в выхлопной катализатор, в результате чего его прочность будет снижена. Не заливайте в бак бензин с меньшим октановым числом, чем вам порекомендовал производитель.
В последнее время химики постоянно работают над созданием различного рода присадок, способных максимизировать октановое число бензина. Повышение достигается посредством добавления в основной состав бензина различных ароматических и парафиновых углеводородов, все такие вещества являются алканами с разветвлённым строением. После добавления таких компонентов, естественно, октановое число возрастает на несколько ступеней, однако приобретённый запах в несколько раз неприятнее низкооктанового бензина. Ещё один минус бензина, оснащённого присадками, - это его летучесть. Когда топливо длительно хранится в открытой канистре или ёмкость воздействует с окружающей средой, октановое число бензина понижается, ввиду чего такого рода бензин лучше использовать пока он «свежий».
Во времена СССР, чтобы значительно повысить октановое число, в топливо добавляли тетраэтилсвинец, такое вещество являлось ядовитой смесью, одной из составляющих которой был свинец. Несмотря на прекрасную эффективность, которую тетраэтилсвинец показал на практике, его ядовитые свойства вкупе с быстрым уничтожением каталитических нейтрализаторов и лямбда-зондов, повсеместно встречаемых практически во всех современных машинах, с течением времени заставили учёных отказаться от его активного использования. Эту присадку впоследствии заменили средства, основанные на марганце, правда, сейчас они тоже находятся под запретом ввиду различных экологических соображений.
Довольно распространено среди «продвинутых» автолюбителей такое вещество, как ферроцен. Такого рода современная присадка содержит большое количество железа, из-за которого после длительного использования на свечах появляется трудно выводимый налёт, обладающий отличной токопроводностью, заметить его можно по яркому оттенку красноватого цвета. Этот налёт негативно сказывается на эксплуатационных характеристиках автомобиля, одновременно уменьшая работоспособность и срок службы свечей.
Можно встретить бензины, в которых повышение октанового числа достигается добавлением других присадок. Используемые примеси способны выполнять широкий спектр различных задач, наряду с уменьшением разного рода вредных примесей из топлива (серы и воды) они способны очистить детали силового агрегата и всей топливной системы. Наиболее безвредной на сегодняшний день для составляющих мотора является антидетонационная примесь, которая называется метилтретбутиловый эфир. С недавнего времени именно эта присадка широко распространена не только в России, но и на Украине, и в Европе. Посредством качественной примеси автовладелец может получить качественное топливо, такой бензин будет обладать октановым числом со 110 единицами. Стоит отметить, что это разновидность авиационного топлива. В бензин добавляется газовый конденсат, его октановое число всегда превышает отметку в 100 единиц.
ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО –мера детонационной стойкости бензина и моторных масел.
Во всем мире производится и потребляется огромное количество бензина – как автомобильное топливо. Чтобы бензин сгорал в цилиндрах автомобиля «правильно», он должен обладать рядом свойств. Одно из важнейших – октановое число. Именно оно написано на всех бензозаправках, и от него зависит качество и цена бензина. Когда из выхлопной трубы валит черный дым, а двигатель издает резкие звуки, это означает, что бензин в цилиндрах вместо сгорания с положенной ему скоростью 15–60 м/с начинает взрываться – детонировать со скоростью 2000–2500 м/с (см . ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА). Детонационная волна многократно отражается от стенок цилиндра, создавая неприятный звук, резко снижая мощность двигателя и ускоряя его износ.
Причина детонации – выделение энергии при повышенном образовании гидропероксидов ROOH в парах бензина при их окислении кислородом воздуха (см . ПЕРОКСИДЫ). Если концентрация гидропероксидов превысит некоторый предел, произойдет их взрывной распад. Взрыв пероксидов протекает по механизму разветвленно-цепных реакций (см . ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ). Для повышения детонационной стойкости есть два пути. Первый – повысить в составе бензина долю разветвленных и ароматических соединений. Второй – ввести в топливо небольшие количества специальных добавок. Обычно используют оба пути.
Чтобы определить антидетонационные свойства полученной смеси, в 1930-х была предложена специальная шкала, в соответствии с которой стойкость данного бензина к детонации сравнивается со стойкостью стандартных смесей. В качестве стандартов были выбраны два вещества: гептан нормального строения и один из изомеров октана – 2,2,4,-триметилпентан (его называют «изооктаном»). Смесь паров гептана с воздухом при сильном сжатии легко детонирует, поэтому качество гептана как топлива считается нулевым. Изооктан, будучи разветвленным углеводородом, устойчив к детонации, и его качество принимают равным 100. Октановое число определяют так. Готовят смесь из нормального гептана и изооктана, которая по своим характеристикам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание изооктана в этой смеси и есть октановое число бензина. Существуют горючие жидкости с более высокими антидетонационными характеристиками, чем изооктан. Добавки таких жидкостей позволяют получить бензин с октановым числом более 100. Для оценки октанового числа выше 100 создана условная шкала, в которой используют изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца Pb(C 2 H 5) 4 . Известно, что это вещество уже в очень малых концентрациях значительно повышает октановое число бензина. Зная, сколько тетраэтилсвинца надо добавить в бензин, чтобы повысить его октановое число на одну единицу, несложно приготовить из изооктана стандартные смеси с октановым числом 101, 102 и т.д.
Октановое число определяют разными способами. Для автомобильных бензинов применяют два метода – моторный и исследовательский. В первом случае моделируют работу двигателя в условиях больших нагрузок (движение по шоссе с высокой скоростью), во втором – в городских условиях (скорость движения невелика и происходят частые остановки). Буква «И» в марке бензина АИ-93 как раз и означает, что октановое число этого бензина получено исследовательским методом. А если указано, что октановое число бензина равно просто 76, то это означает, что оно получено моторным методом.
Роль строения углеводорода наглядно видна из таблицы, в которой приведены октановые числа некоторых чистых химических соединений, полученные моторным методом:
Видно, что повышению октанового числа способствуют разветвление цепи, введение двойной связи и появление ароматического кольца. Например, если в результате изомеризации нормального гексана (процесс идет в присутствии катализатора) получить смесь разветвленных изомеров этого углеводорода:
н -C 6 H 14 ® (CH 3) 2 CHCH(CH 3) 2 + (CH 3) 2 CHCH 2 CH 2 CH 3 + CH 3 CH(C 2 H 5) 2 , то октановое октановое число смеси повысится сразу на 20 единиц.
Бензин, получаемый из нефти простой перегонкой (такой бензин называется прямогонным), имеет низкое октановое число – в пределах 41–56, поэтому сейчас такой бензин не используется. Для повышения октанового числа используют более современные методы переработки нефти (термический и каталитический крекинг, риформинг). Термический крекинг (от английского cracking – расщепление) производят нагреванием нефти до 450–550 о С под давлением в несколько атмосфер. При этом молекулы тяжелых углеводородов, которых много в сырой нефти, расщепляются до более коротких, среди которых много непредельных. Первую в мире установку по крекингу жидкой нефти запатентовали российские инженеры В.Г.Шухов и С.Гаврилов (модель этой установки, сделанная по подлинному чертежу патента, полученного Шуховым в 1891, находится в Политехническом музее в Москве). У бензина термического крекинга октановое число повышается до 65–70. В ходе каталитического крекинга процесс ведут в присутствии алюмосиликатного катализатора. У бензина каталитического крекинга октановое число повышается до 75–81. Риформинг (от английского reform – преобразовывать, улучшать) проводят в присутствии катализаторов, способствующих ароматизации насыщенных углеводородов и повышающих долю ароматических углеводородов с 10 до 60%. Раньше в качестве катализаторов применяли оксиды молибдена и алюминия, сейчас используют катализаторы, содержащие платину (поэтому такой процесс называют платформингом). У бензина, получаемого путем каталитического риформинга, октановое число еще выше и равно 77–86.
Для повышения октанового числа в бензин вводят также так называемые высокооктановые компоненты. К ним относятся ароматические углеводороды с короткой разветвленной боковой цепью, например, кумол С 6 Н 5 СН(СН 3) 2 . Другая добавка – так называемый алкилат (алкилбензин), смесь насыщенных углеводородов изостроения, получаемая алкилированием изобутана непредельными углеводородами – алкенами, в основном бутиленами. В результате образуется смесь изооктанов:
СН 3 СН(СН 3) 2 + СН 3 СН=СНСН 3 ® СН 3 С(СН 3) 2 СН(СН 3)СН 2 СН 3 (2,2,3-триметилпентан); СН 3 СН(СН 3) 2 + (СН 3) 2 С=СН 2 ® СН 3 С(СН 3) 2 СН 2 СН(СН 3) 2 (2,2,4-триметилпентан). Алкилат имеет октановое число не менее 90–91,5. Очень эффективно введение в бензин добавки метил-трет -бутилового эфира СН 3 –О–С(СН 3) 3 – нетоксичной жидкости с октановым числом 117; в бензин можно добавлять до 11% этого вещества без снижения его эксплуатационных характеристик. Таким образом, современный автомобильный бензин – это сложная смесь углеводородов, полученных в различных процессах переработки нефти, и специальных добавок.
Чтобы повысить октановое число бензина, широко используют и второй метод: добавляют в него специальные вещества – антидетонаторы. Самым первым из них был сравнительно недорогой и очень эффективный тетраэтилсвинец – бесцветная токсичная жидкость. При высокой температуре в молекулах этого соединения легко рвутся связи Pb–C, с образованием этильных радикалов (см . СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ):
Pb(C 2 H 5) 4 = Pb + 4C 2 H 5 . Атомы свинца легко окисляются кислородом до оксидов свинца (в зависимости от температуры образуются смеси PbO и PbO 2), а диоксид эффективно разрушает гидропероксиды с образованием малоактивных соединений – альдегидов, спиртов и др., например: 2RCH 2 COOH + 2PbO 2 ® 2RCHO + 2PbO + O 2 . Чтобы образовавшиеся при сгорании тетраэтилсвинца оксиды свинца не отлагались на внутренних деталях двигателя, в бензин одновременно вводят специальный «выноситель» свинца (0,3–0,4%), обычно это этилбромид C 2 H 5 Br и дибромпропан C 3 H 6 Br 2 . Тогда свинец выносится вместе с выхлопными газами в виде бромида PbBr 2 . Смесь тетраэтилсвинца с этилбромидом называется этиловой жидкостью, а бензин с такой добавкой называется этилированным (чтобы отличить этилированный бензин от обычного, его окрашивают). Добавка всего 0,1% тетраэтилсвинца может повысить октановое число бензина на 10 единиц. В авиационные бензины добавляют до 0,3% тетраэтилсвинца. Однако это соединение высокотоксично: предельно допустимая концентрация его паров в воздухе равна всего 0,005 мг/м 3 – намного меньше, чем у хлора. Кроме того, ядовитые соединения свинца сильно загрязняют пришоссейные участки земли. Все это привело во многих странах к полному запрещению этилированного бензина в качестве автомобильного топлива или к значительному ограничению его применения.
Были разработаны и другие, менее токсичные антидетонаторы, например, трикарбонил(232-циклопентадиенил)марганец Mn(CO) 3 (C 5 H 5), димер карбонил(232-циклопентадиенил)никеля 2 , ферроцен Fe(C 5 H 5) 2 . К сожалению, эти антидетонаторы слишком дороги, а кроме того образуют твердый нагар на стенках цилиндров в значительно бóльших количествах, чем тетраэтилсвинец, так что работа в этой области продолжается.
Роль увеличения октанового числа можно проиллюстрировать на примере авиационного бензина во время Второй мировой войны. Эту войну часто называют «войной моторов». Моторы – это танки, самоходные пушки, самолеты. Для моторов необходимо топливо, и определенную роль в поражении Германии и ее союзников сыграла нехватка топлива. Менее известный, но не менее важный фактор – наличие у стран антигитлеровской коалиции лучшего по качеству бензина. У немцев и японцев октановое число авиационных бензинов не превышало 87–90, тогда как у их противников оно было не менее 100. Хотя разница может показаться небольшой, летчики оценили ее в полной мере: она позволила на 30% увеличить мощность авиационного двигателя при взлете и наборе высоты; на 20% снизить расход топлива и на столько же увеличить дальность полета, на 25% увеличить полезную нагрузку (а это бомбы, снаряды, дополнительное вооружение), на 10% увеличить максимальную скорость и на 12% – высоту полета. Как отметил британский министр Дэвид Ллойд Джордж, его страна не смогла бы выиграть в 1940 воздушную «битву за Британию», если бы у английских летчиков не было авиационного бензина марки «100».
Массовое производство «100-го» бензина началось в США в конце 1930-х, когда промышленность перешла на каталитический процесс переработки нефти, разработанный французским инженером Эженом Гудри. Он иммигрировал в США в 1930, а уже в июне 1936 начала работать полупромышленная установка Гудри производительностью 2000 баррелей в сутки (американский баррель для сырой нефти и нефтепродуктов равен 139 л). Успешная работа установки позволила уже через 10 месяцев ввести в действие полномасштабный завод мощностью 15 тыс. баррелей в сутки. Другие нефтяные компании также начали внедрять на своих предприятиях установки Гудри, и в 1939, в канун мировой войны, их суммарная производительность достигла 220 тыс. баррелей в сутки. В 1940 Гудри удалось существенно улучшить работу реакторов, заменив природные глины на более производительный синтетический алюмосиликатный катализатор. В результате «бензин Гудри» имел октановое число 82, тогда как ранее не удавалось получить более 72. Поэтому именно бензин, получаемый на установках Гудри, стал основой для получения нового высококачественного бензина (с неслыханным для того времени октановым числом, достигающим 100 и более) в широких масштабах.
Армейские чины США еще в 1934 заинтересовались бензином с октановым числом 100. Испытания показали, что он дает значительные преимущества и является стратегическим продуктом. Но этот бензин был в то время весьма дефицитным. Его получали, добавляя тетраэтилсвинец, изооктан, изопентан и другие компоненты к лучшим сортам авиационного бензина. Процесс Гудри позволил вдвое снизить количество дорогих добавок, необходимых для получения «бензина-100». Заслуги Гудри были оценены американским правительством: вскоре после вступления США в войну он стал гражданином этой страны. В 1941–1942 установки, работающие на основе процесса Гудри, давали 90% всего авиационного бензина стран антигитлеровской коалиции. К 1944 производительность установок была доведена до максимума – 373 тыс. баррелей в сутки.
Гудри получил множество патентов на каталитическую переработку нефти. До сих пор у специалистов-нефтехимиков в ходу термины «гудрифлоу», «удриформинг» и др.; в Англо-русском словаре по химии и переработке нефти приведено семь подобных терминов.
Илья Леенсон
От октанового числа бензина зависят разные характеристики автомобиля, например, динамические или эксплуатационные свойства. Речь идёт о мере стойкости конкретного типа топлива к возгоранию (детонации). Для разных видов горючего разработаны отдельные стандарты, и именно они учитываются при подборе октанового числа для конкретного типа автомобильного двигателя. Рассмотрим подробнее, что такое октановое число бензина, как измерить данный параметр, как он влияет на характеристики бензина.
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.
Разработки автомобильных концертов ориентированы на предотвращение самовозгорания в узлах мотора, поэтому двигатели производятся с высокой степенью сжатия. В данном контексте именно октановое число имеет первостепенное значение, поскольку топливо с высоким октановым числом требуется для двигателей с высокой степенью сжатия. Применяются они преимущественно в представительских или спортивных автомобилях. Степень сжатия в современных авто может составлять 10 к 1, однако встречаются и более высокие показатели.
Конкретное ОЧ разработано заводом-изготовителем отдельно для каждый модели и марки машины. Характеристики такого рода указаны в инструкции по эксплуатации, но к чему приведет игнорирование рекомендаций?
Использование топливной жидкости с меньшим ОЧ, чем требуется, приводит к следующим последствиям:
Если же октановое число в топливе, наоборот, выше, чем нужно, последствия будут не такими плачевными. Речь идёт о незначительном снижении динамики, поскольку горючая смесь будет сгорать дольше.
Определение октанового числа бензина возможно двумя методами – исследовательским и моторным. Поскольку полученные в результате данных манипуляций результаты различны, обозначаются они как ОЧИ и ОЧМ, соответственно. Соблюдение особых условий для реализации обоих методов является обязательной мерой. Первостепенно необходимо подобрать смеси эталонных углеводородов высокого качества с числом 100 (изооктан) и нормального n-гептана с числом 0.
На следующем этапе октановое число определяется с помощью специальной установки.
Отдельно стоит рассмотреть третий способ определения октанового числа – использование специальных приборов, однако в данном случае стоит сразу ориентироваться на наличие погрешностей, поскольку точность таких измерений зачастую сомнительна.
Абсолютно все приборы, используемые для измерения величины ОЧ, имеют единый принцип работы – определение диэлектрической проницаемости бензина, поскольку данный параметр пропорционально зависит от величины ОЧ. Обязательной мерой является составление специальной калибровочной зависимости с целью получения максимально точной величины. Данная зависимость строится с учётом н-гептана и топлива с известной величиной октанового числа.
Среди наиболее распространённых устройств импортного и отечественного производства можно выделить следующие.
Стоит отметить, что ОЧ согласно измерениям приборов может существенно отличаться в зависимости от производителя топлива из-за разной калибровочной зависимости. Построение индивидуальных калибровок для каждого случая является обязательной мерой. Бензин конкретного производителя принято использовать в качестве стандарта.
Среди недостатков рассматриваемого способа определения ОЧ можно выделить сложность определения разных внешних факторов, которые могут влиять на процесс измерения. Также недостатком считается невозможность анализа неидентифицированного топлива, поскольку анализ изначально основан на сравнении.
Часто водители интересуются, как повысить октановое число бензина или понизить данный показатель. Повышение ОЧ считается более простым процессом, чем понижение. Это может быть добавление специального антидетонатора или использование сложного технологического процесса. Именно первому варианту принято отдавать предпочтение.
В качестве антидетонаторов могут использоваться следующие вещества.
Поскольку продажа 76-го и 80-го бензина на заправках от недавнего времени прекратилась, возникла необходимость понижать октановое число топлива, поскольку техника, работающая на бензине с низким октановым числом, эксплуатируется до сих пор. В качестве примера можно привести модели мотоблоков, которые были выпущены 10 лет назад или раньше.
Октановое число, это мера химической стойкости бензина к автоматическому зажиганию. Чем больше октановое число бензина, тем он устойчивее к возгоранию . А возгорание влечет за собой выход двигателя из строя.
На что влияет октановое число? Дело в том, что во время такта сжатия поршень начинает сжимать топливно-воздушную смесь. Когда смесь оказывается под высоким давлением, она может самопроизвольно возгораться. Это серьезная проблема в том случае, когда смесь загорается до того, как ласт искру свеча зажигания.
Самопроизвольное воспламенение, которое профессиональным языком называется «детонация» может спровоцировать появление громкого шума. Грохот напоминает звон монет, которые вы кидаете в копилку.
Звук и стон возникает по той причине, что самовоспламенение приводит к образованию волн высокого давления, которые сталкиваются между собой.
Детонация может повредить внутренние компоненты двигателя . Возгорание легко расплавит поршневые отверстия, и даже погнет шатуны. В итоге двигатель придется ремонтировать. Однако в наше время этого практически не происходит по той причине, что производители используют компьютерные блоки управления двигателем.
Благодаря детонационным датчикам, которые представляют собой электронные преобразователи небольшого размера, закрепленные на блоке двигателя, могут обнаруживать характерные для детонации частоты. Когда датчики фиксируют появление частот, модуль, управляющий коробкой передач, выполняет ряд действий, направленных на возвращение контроля воздушно-топливной смеси. Блок либо понижает уровень наддува в двигателях, либо оттягивает время появления искры в свечах, либо откорректировать состав топливной смеси, дабы обезопасить двигатель от поломки.
Благодаря высокой степени сжатия двигатель вырабатывает больше мощности при меньшем сжигании топлива
. Степень сжатия – показатель того, насколько плотно сжата топливно-воздушная в цилиндре. В современных двигателях степень сжатия 10 к 1, но если речь идет о двигателях с прямым впрыском топлива, то она может быть выше. Если двигатель с наддувом, то степень сжатия наоборот, меньше.
Производители автомобилей должны знать тонкие нюансы, которые не приведут к возгоранию. Именно октановое число играет здесь большую роль. Высокая степень сжатия обычно у двигателей, которые используются в спорткарах. Они почти всегда нуждаются в топливе, у которого высокое октановое число, и которое реже воспламеняется. Бензин с высоким октановым числом, не влияет на расход горючего.
Необходимо понимать, что высокое внутрицилиндровое давление требует горючего с более высоким октановым числом, для того, чтобы предостеречь двигатель от повреждений, вызванных самовоспламенением. Однако ошибиться может каждый, и залить в бак не тот сорт бензина.
Если автомобиль требует горючего премиум класса, а вы залили бензин с октановым числом 87, при этом начинаете слышать внутри нехарактерные звуки, то вам необходимо очень деликатно обращаться с автомобилем до тех пор, пока вы не доедете до заправочной станции.
Причем не всегда вы будете слышать какой-либо шум в двигателе. Неправильный «бензин» станет причиной снижения производительности. Расход топлива увеличится в разы. Тепло начнет попадать в выхлопной катализатор, в результате чего его прочность будет снижена. Не заливайте в бак бензин с меньшим октановым числом, чем вам порекомендовал производитель.
Есть два способа, которыми можно вычислить октановое число:
Чтобы определить октановое число, подбирают смеси эталонных углеводородов – изооктана, число которого = 100 и нормального н-гептана с числом, равным нулю. Определение ОЧ происходит на специальной установке с переменной степенью сжатия вышеуказанными методами. Моторный способ имитирует высокую нагрузку двигателя, в результате чего топливная смесь нагревается до 150 °С, а частота вращения находится на постоянной отметке – 900 об/мин. Когда используют исследовательский способ, то смесь не нагревают, и частота вращения = 600 об/мин.
Испытательный стенд – это двигатель с одним цилиндром и карбюратором. Происходит запуск движка на исследуемом топливе. Уровень детонации фиксируют специальными датчиками. Затем подбирают смесь эталонного топлива – н-гептана и изооктана. На ней двигатель продолжает работать в том же режиме, что и на исследуемом топливе. Полученное содержание изооктана в эталонной смеси, которое выражается в процентах, будет являться характеристикой стойкости бензина. Итог. Если в смеси содержится 70% изооктана, то октановое число = 70 единицам.
Моторный метод позволяет определить детонационные свойства бензина при эксплуатации автомобиля в тех условиях, когда он движется с маленькой скоростью, и когда происходит частый запуск и регулярные остановки двигателя. Исследовательский метод – это не менее жесткий способ испытания двигателя, который позволяет исследовать процесс сгорания топлива в то время, когда автомобиль идет по трассе в одном режиме, без остановок и частых запусков двигателя. Октановое число по исследовательскому методу выше, чем по моторному, на несколько единиц. Обычно на 5-10.
Почему же октановое число определяется двумя методами? Все дело в том, что двигатели и условия их эксплуатации различаются.
В старом ГОСТе октановое число 72 и 76 бензина измеряется по моторному методу. А высокооктановые бензины 93-й, 95-й и 98-й тестировали исследовательским методом. Октановые числа современных марок бензинов определяются исследовательским методом.
Чтобы определить ОЧ сегодня, достаточно воспользоваться специальными приборами. Однако некоторые из них дают погрешности от шести до десяти единиц. Поэтому перед их использованием придется посетить лабораторию.
Повысить ОЧ можно, добавляя в горючее, ароматические и парафиновые углеводороды разветвленной структуры
. Чем ярче будет выражен запах топлива, тем выше будет его ОЧ. Не нужно хранить бензин в открытой емкости. Его октановое число снизится.
Увеличить октановое число можно, используя специализированные присадки . Каждый тип присадки выполняет свою задачу. В итоге либо повысится ОЧ, либо снизится выброс вредных химических соединений. Многие присадки запрещены, поскольку наносят непоправимый вред природе.
Необходимо также знать, что в России производят бензины для заправки автомобилей пяти марок: А-72, А-76, АИ-91, АИ-93 и АИ-95. Буква «И» означает, что при определении октанового числа использовался исследовательский метод, а цифры — это и есть октановое число, определенное таким методом.
В результате фракционной перегонки нефти под воздействием разных температур получаются всевозможные виды топлива (в том числе и бензин), смазочные материалы, а также продукты для нефтехимического синтеза. Это, бесспорно, знают все, кто бывал на уроках химии в школе. Однако, подъезжая к автозаправке, вы наверняка не раз обращали внимание на загадочные цифры, подразделяющие бензин на разные виды. В чем же их реальное различие?
Эти самые цифры в маркировках бензина обозначают его октановое число. Это основной критерий, по которому классифицируются различные виды бензина. Термин «октановое число» характеризует свойство топлива свободно сгорать в двигателе с учетом разнообразных условий. Чем выше это число, тем бензин более устойчив к самовоспламенению при сжатии. Однако получить при производстве высокооктановый бензин несколько сложнее, кроме того, он должен быть достаточно чистым.
Каждый двигатель создается для работы на топливе с определенным октановым числом. В России большая часть автовладельцев использует Аи92. Такие виды бензина, как Аи95 и Аи98, как правило, позволяют себе владельцы авто «премиум» класса. Дизельное топливо и Аи80 пользуются еще меньшим спросом.
Определение устойчивости бензина к детонации производится с помощью стандартных смесей. Дело в том, что бензин эквивалентен смеси изооктана и гептана. Соответственно, если октановое число бензина будет равно 92, он будет самовоспламеняться как состав из 92% изооктана и 8% гептана.
При производстве различных видов бензина используется метод смешивания компонентов топлива. Иначе этот процесс называется «компаундирование». В результате всех необходимых процессов должны получиться продукты, полностью соответствующие государственным стандартам и обладающие точным октановым значением.
Первичная фракционная перегонка нефти выдает бензин с октановым показателем в пределах 70. Качество бензина повышается не только с применением компаундирования, но и благодаря использованию специальных добавок-антидетонаторов. Ранее в целях улучшения детонационных свойств топлива использовался тетраэтилсвинец. При всем том, что для человека это вещество является сильным ядом. В настоящее время в качестве высокооктановых добавок применяются ферроцен или метилтретбутиловый эфир, не обладающие такой огромной токсичностью.
