Октановое число измеряет соотношение изомеров и октана к гептану в бензине. Таким образом, можно оценить эксплуатационные характеристики топлива, запас хода, детонационную стойкость, мощность и многое другое. Зная октановое число, можно модифицировать топливо для повышения или понижения его свойств.
Устойчивость воспламенения бензина
Если говорить кратко, то стойкость воспламенения газа определяется путем оценки смеси компонентов в процентном соотношении. Чем выше октановое число, тем устойчивее процесс горения. Марка топлива устанавливается путем проведения лабораторных исследований, в ходе которых эталонная смесь сравнивается с пробным образцом. Если в образце 5% гептана и 95% изооктана, то топливо обозначается цифрой «95», что позволяет измерить количество несгораемого изооктана.
Факторы, влияющие на октановое число
Бензин в чистом виде имеет низкий детонационный индекс, обычно до 60. Для повышения его детонационной стойкости применяется ряд технологических процессов и присадок.
На октановое число существенно влияет количество углеводородов с циклической и разветвленной структурой. Для повышения их концентрации используются методы рафинирования и крекинга, а также вводятся различные присадки в топливо.
Это связано с тем, что топливо представляет собой смесь, полученную в результате фракционирования сырой нефти.
Взрывное воспламенение топлива в двигателях
Неконтролируемое, самопроизвольное воспламенение топлива в двигателях называется «детонацией». Этот процесс очень опасен, так как быстро повышается температура и происходит взрыв (скорость горения подскакивает с 15 м/с до 1,5 км/с). Детонация приводит к закоксовыванию камеры сгорания, возникновению ударных волн, перегреву и, в конечном итоге, быстрому износу двигателя из-за неравномерной механической работы.
Детонация и октановое число
Снижение октанового числа топлива, используемого в двигателе, может привести к возникновению детонации. Потенциальной причиной может быть также низкосортный бензин, содержащий ряд легко испаряющихся компонентов. Исследователи, изучающие детонацию, определили степень воспламеняемости различных веществ: н-гептан является нестабильным соединением, которое воспламеняется быстрее, чем изооктан, являющийся более стабильным соединением.
Определение октанового числа
Для определения октанового числа применяются две стратегии: моторная и исследовательская. Их результаты не совпадают, так как используются разные критерии измерения. Разброс между цифрами является показателем горючести топлива. Следовательно, необходимо учитывать детонационную стойкость, которая в разных странах отмечается и маркируется по-разному.
Для качественного топлива и устойчивости к давлению крайне важно наличие значительного количества изооктана и небольшого количества н-гептана.
Одноцилиндровые двигатели для измерений
Для проведения экспериментов используются одноцилиндровые двигатели неравной мощности. Цель — найти, какой образец наиболее близок по показателям к эталонной смеси. Для оценки бензина проводятся испытания, точность которых зависит от добавляемых производителем присадок к топливу. Результаты измерений сравниваются с эталонной базой.
Максимальная детонационная стойкость
Постоянное развитие технологий установило более высокие стандарты для представленных на рынке марок бензина. Использование различных форсунок позволило добиться результатов, при которых детонационная стойкость достигает 140 единиц. Хотя эти показатели впечатляют, они не являются экологически чистыми из-за наличия металлоорганических присадок. При использовании неэтилированного топлива октановое число может достигать 109 единиц.
Способы повышения октанового числа
Максимальное октановое число авиационного бензина составляет 115. Для сравнения, современные автомобили требуют только 95–98 октанового числа. Для высокопроизводительных автомобилей может потребоваться топливо с октановым числом 102 и выше.
Модификация производственного процесса
Октановое число может быть повышено за счет изменения технологического процесса. Добавление катализаторов на основе рения увеличивает количество разветвленных углеводородов в топливе, что приводит к повышению октанового числа.
Повышение детонационной стойкости
Добавление некоторых веществ, таких как тетраэтилсвинец (в настоящее время запрещен из-за своей токсичности), присадки на основе эфиров, спиртов и ароматических углеводородов, позволяет повысить детонационную стойкость бензина на 10–12 единиц. Это не наносит вреда окружающей среде, но создает опасность образования паровых пробок. Однако при длительном хранении качество топливной смеси снижается.
Тетраэтилсвинец — эффективный антидетонатор
Тетраэтилсвинец — антидетонатор с высоким индексом вязкости, благодаря чему он способен повышать октановое число на 17 единиц. К сожалению, в чистом виде он не используется из-за того, что при сгорании образует оксид свинца, который приводит к образованию углеродистых отложений на элементах двигателя. Для борьбы с этим тетраэтилсвинец обычно комбинируют с дибромпропанолом, бромистым этилом или дирометаном, что позволяет удалить продукты сгорания оксида свинца и снизить нагрузку на элементы двигателя.
Повышение октанового числа
В домашних условиях можно регулировать октановое число топлива, добавляя в него определенные компоненты. Наиболее часто используемыми являются:
- Lavr Next Octane Plus — повышает до 6
- Astrohim Octane Plus — повышает на 3–5
- Octane Plus — повышает на 2–2,5
- Liqui Moly Octane Plus — повышает на 2–5,5
Это изменение влияет не только на детонационную стойкость, но и на другие характеристики топлива, влияющие на функциональность двигателя внутреннего сгорания.
Выбор правильной пропорции для снижения октанового числа
Низкооктановое топливо, как правило, не производится, однако аппаратура, работающая на нем, все еще существует. Для снижения октанового числа существует два основных подхода:
Добавление керосина
Сложность заключается в определении правильной пропорции керосина, который необходимо добавить для достижения желаемого октанового числа.
Естественное снижение
Присадки, используемые в бензине, содержат вещества, которые испаряются. Если оставить топливные баки открытыми, то со временем октановое число может снижаться естественным образом; скорость снижения составляет около 0,5 единиц в день.
Качество и октановое число
Важно следить за качеством и октановым числом топлива.
Какое топливо использовать
Каждый производитель автомобилей дает рекомендации по использованию топлива с определенным октановым числом, которое определяется техническими стандартами. Несмотря на наличие в автомобилях системы предотвращения детонации, пренебрежение этими рекомендациями может привести к ее возникновению:
— Увеличение расхода топлива — Снижение мощности двигателя — Металлический звон — Неисправности в системе зажигания/охлаждения
Топливо высокого класса
Использование топлива более высокой марки, чем рекомендует производитель, не выгодно. Это может привести к увеличению счета за газ и неполному сгоранию топлива.
Измерение октанового числа
Один из методов измерения октанового числа заключается в сравнении пропорциональной калибровочной зависимости с эталонным образцом. Это возможно благодаря особому процессу производства бензина, называемому компаундированием.
Проблемы идентификации топлива
Несмотря на то, что идентификация топлива — сложный процесс, он не лишен недостатков. Невозможно точно определить характеристики неопознанного топлива, не существует универсальной модели для топлива, полученного различными способами, такими как крекинг или риформинг. Кроме того, для каждого эталонного образца необходимо создавать приборы, измеряющие топливо с различным октановым числом.
Процесс измерения под влиянием внешних факторов
На рынке представлены различные приборы для измерения устройств отечественного и зарубежного производства: OCTIS; Digatron. К специальным установкам относятся OCTANE-IM, OCTANOMETER PE-7300M, SHATOX SX-100M. Принцип действия этих приборов одинаков: определение октанового числа путем сравнения с эталонными значениями.
Тем не менее, топливо разных производителей отличается, следовательно, будут отличаться и результаты. Топливо одного производителя принимается за эталон, иначе необходимо проводить калибровку. Кроме того, в процесс измерения могут вмешиваться внешние факторы, которые невозможно установить и устранить.
Заблуждения, связанные с октановым числом
В связи с тем, что большинство автовладельцев имеют минимальное представление о характеристиках топлива, возникло множество мифов. Вот некоторые из них:
Ложное убеждение, что чем выше температура сгорания топлива, тем выше мощность двигателя. На самом деле температура и тепло, выделяемые всеми видами топлива, практически одинаковы, поэтому использование более высокооктанового газа не приведет к увеличению мощности.
Портативные приборы для измерения октанового числа
Портативные приборы позволяют точно определить октановое число. Для получения точных результатов необходимо проводить стендовые испытания. Остальные измерения являются лишь приблизительными из-за большого количества переменных. 92-й бензин не содержит присадок и не наносит никакого вреда двигателю. При октановом числе выше 90 топливо состоит из примесей, которые сгорают полностью, не нанося вреда системе.
Октановое число: Важнейший показатель качества
Октановое число — одна из важнейших характеристик любого топлива. Хотя его обозначение может дать базовое представление о качестве топлива, это далеко не единственный показатель. Примеси, содержащиеся в бензине, могут загрязнять окружающую среду, что делает октановое число еще более ценным показателем.
Стандартом обозначения является изооктан, который используется для маркировки топлива. К сожалению, октан не может быть добавлен в топливную смесь из-за его меньшей нестабильности по сравнению с н-гептаном. Это подчеркивает важность наличия в бензине более высокого октанового числа.
Преимущества высокооктанового топлива
Благодаря технологическому прогрессу стало возможным получать высококачественное топливо, не содержащее вредных веществ. Очень важно, чтобы топливо обеспечивало стабильную работу двигателя. Октановое число — важнейший фактор в этом отношении. Однако не обязательно экспериментировать с более высоким или более низким октановым числом. Использование качественного топлива обеспечивает устойчивую и надежную работу автомобиля, исключает сбои в работе двигателя и отдельных систем.