Что такое октановое число?
Октановое число – это универсальный параметр, который обозначает уровень стойкости топлива к самовозгоранию. Наряду с химическим составом бензина, включая фракции и примеси, является основной характеристикой качества топлива.
Если говорить просто, то чем выше цифра в наименовании топлива, тем ниже вероятность самопроизвольной детонации во время движения транспортного средства. А чем реже происходит самовозгорание внутри отсека, тем меньшая нагрузка оказывается на двигатель. Дело в том, что во время движения машины поршень, приходя в максимальное верхнее положение, создает давление на топливную жидкость. Чем ниже октановый показатель, тем больше вероятность, что бензин самовоспламенится. Это создает дополнительную нагрузку на мотор транспортного средства. Внешне это выражается в постукивании во время движения со стороны двигателя. Регулярное использование бензина низкого качества может привести к поломке пускового механизма.
Октановое число напрямую зависит от органического состава горючего. Например, углеводороды с разветвленным строением и циклические углеводороды имеют более высокое ОЧ, чем линейные углеводороды. Исходная смесь для подсчета величины – это изомер октана (изооктан) + n-гептан в условиях работы двигателя внутреннего сгорания. В данном случае октановое число будет соответствовать процентному соотношению первого компонента ко второму. Для массового использования предлагается бензин с октановым числом в рамках от 70 до 95, что соответствует 70-95% содержанию изомера октана в изначальной смеси. Чем выше ОЧ бензина, тем лучше его взаимодействие с двигателем.
Топливо с октановым числом выше 95, включая 100, производится путем каталитической переработки нефтяных фракций в условиях изменения температуры и в процессе промышленной переработки бензиновых фракций. Результатом становится увеличение количества углеводородов с разветвленной и цикличной структурой, а следовательно, и стойкости к самодетонированию. Возможно также получение топлива с октановым числом выше 100 при использовании специальных присадок. В случае достижения октанового числа 100, количество n-гептана в смеси равно 0, в случае превышения 100 речь идет о возможной замене n-гептана металлорганическим соединением ТЭС. Из-за ядовитых свойств вещества его используют только в ограниченном перечне видов горючего.
Октановое число бензина
Октановое число бензина 92 и 95 – самое распространенное сегодня, что отражается в названии марок топлива АИ-92, АИ-95. Самую большую стойкость к возгоранию внутри камеры показывает АИ-98. Современный автопром, как российский, так и зарубежный, выпускает транспортные средства, двигатели которых могут эффективно работать только с высокооктановыми продуктами, поэтому бензин с октановым числом менее АИ-92 просто перестал быть нужным (за исключением отдельных областей вроде сельского хозяйства).
Стоимость бензина высокого качества с максимальным октановым показателем будет выше, чем у аналогов – поэтому у нечестных поставщиков продукции возникает умысел «разбавить» АИ-98 или АИ-95 менее качественным горючим, чтобы получить большую прибыль. В этой связи крайне важно заправлять автомобильные средства только в сетях проверенных АЗС, гарантирующих качество предоставляемого топлива. Особенно если ваш бизнес связан с транспортировкой, грузами или логистикой. Повышение октанового числа бензина самостоятельными усилиями не приносит ощутимой экономии, так как корректно этот процесс может проходить только в промышленной среде при соблюдении определенных условий хранения.
Существует взаимосвязь октанового числа бензина со степенью сжатия внутри двигателя. Любая таблица степени сжатия показывает – чем выше степень сжатия, тем больше вероятность самовоспламенения. При этом высокая степень сжатия гарантирует эффективную работу мотора. Это еще один довод в пользу заливки высокооктановых марок бензина.
Октановое число керосина
Бензин – это не единственный вид топлива, и наряду с ним по всему миру используются керосин и дизель, также имеющие свои уникальные характеристики. Все три состава выделяются из нефти, но имеют различную химическую структуру.
Керосин старше бензина, сейчас его используют для питания реактивных и авиационных объектов и в составе ракетного топлива. По своему составу керосин ближе к дизельному топливу, чем к бензину. Он состоит из нескольких алкановых углеводородов, не имеющих тройных и даже двойных связей. И это создает трудности в определении октанового числа данного вида топлива.
Сложность в отделении одного алканового углеводорода от другого в керосиновой цепочке и непостоянность химического состава обработанных нефтепродуктов во время получения керосина не дают возможности точного цифрового выражения антидетонационных свойств топлива. Поэтому большинство исследователей, проводивших тестирование, утверждают, что у керосина октановое число просто отсутствует. Кроме того, воспламенение керосина происходит не моментально, как в случае с бензином, а постепенно – и время разнится в зависимости от типа мотора и объекта, который он питает.
По отношению к керосину более целесообразным становится подсчет цетанового числа (скорость воспламеняемости для топлива дизельного вида). Именно такую характеристику используют в отношении керосина для реактивных двигателей. От октанового числа цетановое отличается тем, что последнее это, по сути, отрезок времени, который проходит между впрыском топлива и его воспламенением.
Октановое число дизельного топлива
Как говорилось ранее, различия в химической структуре производных нефти определяет использование двух разных параметров для оценки антидетонационных свойств.
Дизельное топливо обладает низкой температурой воспламенения, поэтому целесообразно по отношению к нему использовать не октановое число, а цетановое. Оно определяет промежуток времени, за который происходит впрыскивание состава из струи и дальнейшее возгорание.
Определить цетановое число можно по такому же принципу, как и октановое, но с другой исходной смесью – гексадекан + альфа-метилнафталин, в стандартном соотношении объемная доля гексадекана составляет 100%, что соответствует цетановому числу 100. Чем выше цетановое число, тем лучше воспламеняемость топлива при запуске мотора, и тем оно качественнее.
Стандартный диапазон цетанового числа для дизеля– от 45 до 55. Значение выше 50 делает топливо пригодным для использования в зимнее время года. Сразу несколько российских стандартов ГОСТ запрещают использовать в холодную погоду и арктических условиях жидкости с ЦЧ ниже 48.
Прибор для измерения октанового числа
Октановое число бензина определяется двумя способами. Первый – это исследовательский метод, который реализуется в специальных лабораторных условиях. Таким путем тестируется бензин с номинальным октановым числом от 92 до 98.
Бензин с низким октановым числом, например 76, оценивается моторным методом, который описывает соответствующий ГОСТ. Отличия двух методов в применении температуры. Во время исследовательского тестирования не происходит нагревания смеси до высокой температуры +150 градусов и не требуется вращения мотора с высокой скоростью (600 оборотов против 900, используемых в моторном определении числа в соответствии с ГОСТ).
Испытуемая смесь сравнивается с изначальным образцом, описанным выше, с соотношением углеводороды / гептан, равному 100 / 0. Дальнейшее вычисление октанового числа происходит с помощью специальной установки.
Для рядовых автолюбителей остается использование октанометра, определяющего силу взаимодействия точечных зарядов, находящихся в диэлектрической среде бензиновой субстанции. Расчет октанового числа происходит с помощью калибровки, поэтому измеритель октанового числа выдает достаточную большую погрешность в 5-10 пунктов. В то же время моторное октановое число определяется с минимальной погрешностью.
Как повысить октановое число
Повышение октанового числа бензина происходит в промышленных условиях с помощью присадок. Улучшение качества состава обеспечивают так называемые антидетонаторы – чаще всего это спиртовые компоненты и реже - тетраэтилсвинец.
Из спиртовых компонентов используются метил и этил. Добавление этих составов в бензин с относительно низким октановым числом повышает параметр на несколько пунктов. Так, этиловый спирт в концентрации 10% позволяет «улучшить» маркировку бензина АИ-92 до АИ-95. Однако желание повысить класс топлива таким простым способом может, наоборот, привести к проблемам с механизмом:
- при неправильном хранении в субстанции появляется вода, что увеличивает расход топлива на ходу;
- вода в составе также может замерзнуть зимой – образуется лед;
- спирт косвенно влияет на повышение давления насыщенных паров, это способствует появлению пробок в трубопроводных магистралях механизма и их повышенному износу.
Тетраэтилсвинец является эффективным антидетонатором. Это вещество всего лишь в 0,05%-ой концентрации позволяет поднять октановое число минимум на 15 пунктов. Используется вместе с компонентами, которые обеспечивают удаление свинца из камеры сгорания посредством образования летучих соединений. Но даже это не позволяет полностью избавиться от свинцового вещества, опасного для нервной и других систем организма человека. Поэтому ТЭС в последнее время активно заменяют на ацетон, изопентан или неогексан.
Нетоксичное соединение с бензином гарантируют добавки эфирного сегмента, к которым относится метил-трет-бутиловый эфир. В концентрации до 15%, достаточной для работы, он поднимает октановое число на 12 пунктов. Требует особых условий хранения, особенно в теплое время года. МТБЭ часто выбирают производители топлива экстра-класса, решая, как повысить октановое число бензина до максимального.
Как понизить октановое число
Понижение октанового числа требуется для некоторых частных работ, в сельском хозяйстве или для заправки личного спортивного транспорта (к нему относятся, в частности, мопеды).
Самая распространенная ситуация – понизить октановое число бензина А-92 на 12 и более пунктов. Так, для сельскохозяйственной техники подходят маркировки бензина А-80, А-76 и А-72. Проще всего обеспечить канистрам с бензином доступ к кислороду – контакт с воздухом понижает октановое число соединения в среднем на 1/5 пункта в день.
Среди добавок можно использовать соединения серы или нефтяных растворителей, однако любая из них может негативно сказаться на работе двигателя.
