Что такое октановое число

Про бензин : отвечает эксперт

Автор поста Xtrime предлагает вашему вниманию аналитический материал по бензину:

Раздел 1. Что такое октановое число и зачем нужен 98 бензин?

«Октановое число – это характеристика бензинов, характеризующая их детонационную стойкость, то есть способность противостоять самовоспламенению под действием волны давления, образующейся в камере сгорания при горении топлива.

Его определяют, сопоставляя интенсивность детонации исследуемого топлива с эталонным, имеющим фиксированное октановое число.

Для этого используют специальную одноцилиндровую установку с переменной степенью сжатия (УИТ-65 или УИТ-85).» [Источник: http://www.zr.ru/content/articles/406494-kakoj_benzin_zaliva. ]

Зависимость фактического октанового числа от оборотов двигателя

Замеры обоих ОЧ производятся на одной и той же одноцилидровой установке. Только для определения ОЧИ обороты коленчатого вала – 600 об/мин, для ОЧМ – 900 об/мин. Кроме того, при определении ОЧМ используется подогрев смеси перед двигателем.

Условно считают, что ОЧИ характеризует свойства топлива при городском цикле эксплуатации автомобиля, а ОЧМ – при шоссейном цикле.

Т.е. фактическое октановое число падает с ростом оборотов. На холостых оборотах, при полной нагрузке число равно измеренному по исследовательскому методу.

С ростом оборотов фактическое октановое число снижается до значения измеренного по моторному методу, т.е. на 5-10 пунктов.

Так почему же нельзя заправить высокофорсированный двигатель, рассчитанный на 98-й бензин 92-м?

Последствия детонации.

При нормальной работе двигателя рабочая смесь поступает в цилиндр, поджигается искрой и фронт пламени распространяется со скоростью 10—20 м/сек. При начале рабочего такта температура и давление, за счет воспламенения части топлива, начинают возрастать, если топливо обладает низкой антидетонационной стойкостью (низким октановым числом), то остальная смесь начинает гореть взрывообразно — со скоростью 1500—2500 м/сек. (в 100 раз больше чем при нормальном горении)

Детонация проявляется в металлических «стуках», дымном выхлопе, вибрации и перегреве двигателя и ведёт к пригоранию колец, прогоранию поршней и клапанов, разрушению подшипников, потере мощности двигателя. [Источник: http://dic.academic.ru/] Чаще всего страдают цилиндры расположенные в глубине моторного отсека (4, 3 и 6, 4 и 8 и тд.), так как в них температура выше, чем в передних.

В обычном случае, бензин будет догорать уже в выпускном коллекторе, даже в катализаторе (а он за это спасибо не скажет, не сомневайтесь). Если же детонация все равно происходит, то может включиться и аварийная программа управления двигателем с ограничением оборотов и динамики топливоподачи.

Двигатель никуда «не подстраивается», он теряет в мощности и экономичности, или же ограничивает допустимую мощность, снижает чувствительность нажатия на педаль газа. [Источник: http://bmwservice.livejournal.com/5962.html]

При прочих равных, чем выше стойкость к детонации, тем, как правило, медленнее скорость горения и выше КПД этого процесса, теоретически, лучше эффективность. Так же антидетонационный присадки сокращают скорость горения и энергию от сгорания.

Про скорость горения высокооктановых бензинов.

Скорость горения моторного топлива в первую очередь зависит от коэффициента избытка воздуха (степень обогащения смеси). Богатая смесь имеющая большое количество топливных паров имеет скорость горения выше в несколько раз больше вплоть до 10 раз!). При этом скорость горения одинаковой по составу смеси различных марок бензина различается не так сильно.

Что это означает на практике? Если взять обычный мотор, то длительность временного промежутка от зажигания и ВМТ (верхней мертвой точки) до НМТ (нижней мертвой точки) и открытия выпускных клапанов при холостых оборотах (500-1000 об/мин) и максимальных оборотах (5000-9000 об/мин.) отличается на порядок (в 10 раз). При этом топливо должно успевает сгорать, как на холостых оборотах, так и в «красной зоне». А если взять мотоциклетные моторы, то там обороты доходят до 15 000 об/мин. и времени для сгорания топлива еще меньше, при этом используется все тот же бензин из обычной колонки. Длительность горения характеризуется именно степенью обогащения смеси. Чем выше обороты, тем выше степень обогащения и тем выше скорость горения смеси. Если залить в старый мотор 98-й бензин, то в большинстве случаев он прекрасно сгорит до открытия клапанов и не причинит вреда выпускной системе.

Но на гражданских автомобилях постоянная неправильная экплуатация действительно может повредить выпускную систему, клапана, турбины, каталитические нейтрализаторы даже на топливе с «рекомендованным» ОЧ.

Но это всего лишь рассуждения, обратимся к главной настольной книге любого автолюбителя. Да, я про инструкцию по эксплуатации автомобиля. Там всегда указано только минимальное допустимое ОЧ (АИ 92-95). Никаких предостережений против АИ 116 с огромным содержанием оксигинаторов, эфиров и прочей таблицы Менделеева в ней нет.

Кстати АИ 116 можно свободно купить в Москве на обычной АЗС по цене «всего» 150 рублей за литр. И владельцы дорогих и мощных моторов не жалуются, что это топливо убивает их моторы 🙂 [ http://www.delfinmotorsport.ru/ ].

Чем же отличаются марки бензина и почему 98-й бензин подходит для всех двигателей?

Раздел 2. Чем отличаются разные марки бензина с точки зрения состава?

Теплота сгорания автомобильных бензинов различных марок, вырабатываемых из нефти, практически одинаковая, и состав­ляет 43,5. 44,5 МДж/кг. [Источник: http://www.ecolog-alfa-nafta.angr.ru/page30.html ]

Однако, топливо подается в цилиндры исходя из объема, а не из массы. Расчитаем теплоту сгорания исходя из объема.

При равном объеме подаваемого в цилиндры топлива энергия от сгорания, в случае с чистым АИ 98 без присадок, будет выше на 5%.

Однако себестоимость получения чистого высоктанового топлива остается очень высокой, поэтому бензины АИ95 и АИ98, как правило, содержат различные присадки для достижения необходимого октанового числа.

Смесь тетраэтилсвинца с бромистыми и хлористыми соединениями. Этилированный бензин.

Последствия использования: вред для экологии, сниженный интервал замены свечей.

Ферроцен.

Свечи после использования бензина с ферроценом

Дициклопентадиенил железа (ферроцен) применение его и его производных приводит к появлению на свечах токопроводящего нагара. Что ведет лишь к их частой замене. Кроме этого, наличие в топливе железа повышает его коррозионную активность. Введение в бензин ферроцена возможно только посредством промежуточного растворителя и только в смеси с антиоксидантом. Топливо с железосодержащими присадками не способно обеспечить соблюдение нормы «Евро-3».

Раньше на форумах можно было часто встретить гневные посты о паршивом бензине с ферроценом из-за которого краснеют свечи и двигатель работает с перебоями. Если длительное время заправляться на заправке, которая мешает бензин с ферроценом без антиоксиданта, то можно будет заметить признаки коррозии в двигателе, но заниматься этим нужно очень упорно, и перебои не появяться сразу после заправки. Следовательно, отказ от ферроцена, как и от этилированного бензина произошел из-за ужесточения экологических норм, а не из-за технического несовершенства присадки.

Последствия использования: вред для экологии, сниженный интервал замены свечей.

Марганцевые присадки.

Бензин с марганцевыми присадками (циклопентадиенилтрикарбонил марганца и метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца) крайне нестабилен при хранении и требует введения в состав присадки стабилизаторов, удорожающих производство. Кроме того, с такими присадками сильно возрастает интенсивность нагарообразования на свечах, которую не ослабляет даже применение сложной смеси специальных добавок для очистки электродов свечей. Негативно сказываются марганецсодержащие присадки и на работе катализаторов.

Последствия использования: сниженный интервал замены свечей, износ катализаторов, вероятность снижения октанового числа в процессе хранения.

Нафталин.

Это средство от моли повышает октановое число на 5—6 единиц. Образует значительное количество нагара в топливной системе и кристаллизуется, забивая шланги, бензонасос и форсунки инжектора. Интересная результаты из статьи «Экономия пахнет нафталином» в Зарулем:

Источник: http://www.zr.ru/content/articles/17014-ekonomija_pahnet_naf.

Последствия использования: риск необходимости очистки топливной системы.

Соединения бензола.

Последствия использования: ускоренный износ пластиковых и резиновых деталей мотора (прокладки, уплотнители, сальники).

Ацетон.

Совсем нехитрый способ поднять октановое число до требуемого стандартом уровня. Смесь ацетона с бензином вызывает коррозию металла, разъедает сальники и прокладки.

Последствия использования: ускоренный износ мотора (прокладки, уплотнители, сальники, металические части).

Производные щелочных металлов (литий, калий и натрий).

Последствия использования: при больших концентрациях ускоренный износ элементов системы выпуска и турбонаддува.

Оксигенаторы.

Последствия использования: вред для экологии и высокая цена, возможно падение мощности из-за низкой калорийности при содержании выше 5%.

Спирты.

Последствия использования: без перенастройки увеличивается расход и снижается мощность из-за меньшей калорийности спирта.

«ЭКТО», «Пульсар», «G-drive» и т.д. Моющие присадки.

По заявлениям многих специалистов (включая журнал Зарулем), все необходимые моющие присадки уже содержатся в бензинах марок Евро-4 и Евро-5. Без моющих присадок сейчас бензин купить практически невозможно. Бензины с обозначениями «Экто», «Пульсар» «Супер-Спорт-Стрит-Стракер» и тд. не увеличивают мощность, так как отличаются от обычных бензинов не повышенным октановым числом или плотностью, а повышенным содержанием моющих присадок. Заявления об увеличении мощности приводятся при сравнении бензинов с АИ-92 с АИ-98, о чем всегда написано очень мелким шрифтом.

Оказалось, что не все так однозначно с «улучшенными бензинами». Что бы лучше разобраться, подготовлена отдельная статья про бензины с моющими (и не только) присадками.

Присадки могут вызвать неисправность, только если добавлены в топливо с грубым нарушением технологии, и заправка таким топливом происходит в течении длительного времени.

Присадки, сами по себе, не могут увеличить мощность, они уменьшают вероятность детонации и поломок, а, с другой стороны, сокращают удельную теплоту сгорания топлива. В двигателях, рассчитанных на низкооктановый бензин, использование бензинов с присадками (даже высооктановых) снизит мощность за счет уменьшенной калорийности топлива. В связи с этим, использование покупных присадок октан-корректоров не увеличит мощность, если не увеличивать степень сжатия/давление наддува/максимальные оборотов.

Раздел 3. Какой бензин лить?

Нужен ли 98-й бензин конкретно вашему мотору? Маленький тест:

— Степень сжатия мотора больше 10?
— Езда на повышенных оборотах или рваный темп езды (пробки чередующиеся с ускорениями со светофоров)?
— Есть турбина?
— Эксплуатация при температурах воздуха 30 градусов и выше?
Если вы ответили да хотя бы на один вопрос, то рекомендуется заливать 98-й. Если вы не уверены, то так же рекомендуется заливать 98-й бензин. 98-й бензин подходит в любые двигатели, на какое бы октановое число они не были расчитаны. А вот заливая 95 или 92 появляется риск детонации, которая со временем (в течении 1-2 лет если повезет) приведет к разрушению колец/поршней/клапанов.

Кроме того чем выше октановое число, тем меньше скорость горения, полнее сгорание и плавнее работает двигатель, а так же выше плотность бензина.

Увеличение мощности от перехода на 98-й бензин произойдет только в том случае, если бензин обладает минимальным количеством присадок (и следовательно будет иметь хорошую калорийность), либо если двигатель расчитан на 98-й бензин и обладает турбиной или высокой степенью сжатия. Навредить мотору 98-м (и даже 116-м) нельзя, но и увеличения мощности не следует ожидать.

Раздел 4. Про качество бензина.

«За Рулем» протестировало «плохой» российский бензин и он оказался хорошим. Бензин из 12 различных заправок в 12 регионах.
Источник: http://www.zr.ru/content/articles/459851-ekspertiza_benzina_.

На частной заправке №5 95-й бензин оказался с высоким содержанием присадок, его получили из 92-го. Отсюда и ухудшение мощности. ОЧИ у данного бензина составило 94,7, а ОЧМ 82,9 (у остальных 86-86,9) Теоритически, с таким бензином возможны детонации на высоких нагрузках.

В рамках одного региона бензин на заправки, вероятнее всего, поступает с одного и того же НПЗ. Так что под разными брендами может скрываться одно и тоже топливо.

Подробнее про «улучшенные» бензины, моющие присадки и обычное топливо на заправках ведущих брендов читайте завтра во второй (и надеюсь последней) части «про бензин».

БОНУС.

Мое мнение: Высокое содержание МТБЭ в обычном 95-м бензине само по себе не критично (см. результат заправки №5 в Разделе 4), но вызовет падение мощности (присадка горит хуже чистого бензина) и говорит о том, что бензин приготовлен из менее качественного путем добавления большого количества оксигинаторов. Для двигателя никакой опасности нет, но заправляться постоянно таким топливом нет смысла.

Если речь идет о спортивном топливе, то там содержание МТБЭ оправданная необходимость для достижения ОЧИ 110-120. Падения мощности естественно не будет, так как снижение калорийности топлива из-за присадок компенсируется перенастройкой двигателя (повышением давления наддува/степени сжатия) благодаря высокому ОЧ.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник

Октановое число

Что такое октановое число бензина и как оно влияет на работу двигателя? Что значат обозначения: АИ-92, АИ-95, АИ-98? Какой бензин можно заливать в машину и к чему это может привести? В статье вы найдете простые ответы на сложные вопросы.

Что означает октановое число

Октановое число обозначает устойчивость топлива к самопроизвольному возгоранию (детонации). Чем больше октановое число, тем тем выше детонационная устойчивость, и чем меньше октановое число, тем ниже детонационная устойчивость бензина.

Высокое октановое число говорит о том, что топливо может выдерживать большее сжатие до наступления процесса детонации. Низкое октановое число свидетельствует о небольшой способности топлива к сжатию до наступления детонации.

Октановое число в маркировке бензина

Автомобильный бензин маркируется буквой «А», в отличие от авиационного, который имеет обозначение «Б». Буква «И» обозначает октановое число, которое получается лабораторным исследовательским методом.

Бензин маркируется в лабораториях, где испытуемая смесь сравнивается с эталонным образцом. Бензин, в составе которого находится 95% изооктана и 5% гептана, получает маркировку АИ-95. Цифра 95 говорит о процентном содержании устойчивого изооктана в составе бензина.

Бензин различных марок (АИ-92, АИ-95, АИ-98, экстра-, евро-) имеет не только разное октановое число, но и отличается особенностями производства, наличием антидетонационных присадок и различных добавок.

Как связаны октановое число, изооктан и гептан

Бензин в основном состоит из смеси двух углеводородов: изооктана и гептана. В качестве эталона для сравнения различных видов бензина между собой были определены два вещества: изооктан с детонационной стойкостью «100» и гептан, с детонационной стойкостью «0».

Изооктан не детонирует при максимальном сжатии, возникающем в стандартных бензиновых двигателях. Чистый изооктан без примесей можно считать бензином с октановым числом 100. Гептан детонирует при минимальном сжатии, поэтому имеет октановое число «0».

Поскольку бензин является смесью этих веществ, то его детонация будет напрямую зависеть от количества изооктана и гептана.

Октановое число бензина характеризует количественное соотношение изооктана к гептану. С практической точки зрения октановое число несет информацию о составе и качестве бензина, его эксплуатационных характеристиках, устойчивости к детонации, запасе хода, развиваемой мощности двигателя.

От чего зависит октановое число

Октановое число бензина напрямую зависит от его состава. Топливо на основе бензина — это смесь большого количества компонентов, которые добавляют к чистому бензину для улучшения его свойств. Очищенный бензин, получаемый из сырой нефти, имеет низкую устойчивость к детонации (40-60 единиц).

Самую маленькую детонационную устойчивость имеют линейные углеводороды. Для них характерно маленькое октановое число. Циклические углеводороды и углеводороды с разветвленным строением имеют высокое октановое число и высокую детонационную устойчивость.

Для повышения устойчивости топлива к воспламенению используют специализированные добавки и промышленные способы переработки нефти (риформинг и крекинг), позволяющие уменьшить долю углеводородов с линейным строением и увеличить долю разветвленных и циклических углеводородов в составе бензина.

Что такое детонация

Детонация в двигателе внутреннего сгорания представляет собой неконтролируемое самопроизвольное воспламенение топлива.

Пагубность детонации для двигателя

При обычном плавном сгорании топлива в цилиндре фронт пламени движется со скоростью 20-40 м/с, что позволяет бензину сгореть полностью. При детонации скорость фронта пламени возрастает до 2000 м/с, что подобно взрыву.

Гиперзвуковые ударные волны сдирают масляную пленку на стенках гильз, что увеличивает износ поршневых колец и цилиндров, двигатель перегревается.

Детонация выражается в появлении характерных металлических стуков (удары взрывной волны о стенки цилиндров в двигателе), перегреве и потере мощности двигателя. Детонация ведет к закоксовке камер сгорания и быстрому износу двигателя из-за нарушенной работы механизмов. Это крайне негативное и опасное явление, которое лучше избегать.

Причины возникновения детонации

Детонация может возникнуть при использовании бензина с более низким октановым числом, чем рекомендованным производителем двигателя, например, использование 80-го бензина для двигателя, рассчитанного на 95-й бензин.

Различные вещества имеют свою собственную устойчивость к детонации, одни более устойчивы, другие — менее. Так, гептан неусточив к возгоранию, а изооктан — устойчив. Поэтому более устойчивый к детонации бензин содержит небольшое количество гептана и большое количество изооктана.

Как определить октановое число

Есть несколько способов определения октанового числа бензина: лабораторные методы и самостоятельное определение.

Определение октанового числа лабораторными методами

Октановое число достаточно точно можно определить только лабораторными методами:

Эти два лабораторных метода дают два разных значения октанового числа для одной и той же пробы топлива.

В России принято учитывать значение октанового числа, полученное с помощью исследовательского метода. В США — берут среднее арифметическое от двух показателей. В разных странах принята своя система обозначения октанового числа бензина, что нужно учитывать, отправляясь на своей машине за границу.

Определение октанового числа самостоятельно

Октановое число можно определить с помощью специального прибора — октанометра, который дает очень примерное показание с большой погрешностью (в 5-10 единиц). Его можно приобрести в свободной продаже, но точного ответа на вопрос об октановом числе бензина он не даст.

Принцип действия октанометра основан на измерении диэлектрической проницаемости бензина и расчету октанового числа по калибровочной зависимости. Поэтому, можно сказать, что октанометр измеряет не октановое число, а импеданскую электропроводность бензина, которая зависит от количества высооктановых углеводородов.

Проще сказать, что измерить точно октановое число бензина самостоятельно невозможно.

Наиболее поплярные октанометры: ОКТИС, ОКТАНОМЕТР ПЭ-7300М, ОКТАН-ИМ, Digatron, SHATOX SX-100M.

Максимальное октановое число

Теоретически (и практически) возможно получение бензина с октановым числом 130-140 при добавлении присадок на основе металлоорганики (тетраэтилсвинца, ферроцена и других). По экологическим причинам использование металлорганических присадок запрещено.

Максимальное октановое число, которое может иметь автомобильный бензин без использования тетраэтилсвинца (неэтилированный бензин) — 109. Максимальное октановое число авиационного бензина — 115.

Для современных автомобилей выпускается бензин с октановым числом 92, 95 и 98. Для гоночных машин производится высокооктановый бензин со значением — 102.

Сгорание бензина с различным октановым числом

Скорость сгорания топлива напрямую зависит от октанового числа. При нормальной работе двигателя бензин внутри цилиндров должен мягко постепенно сгорать, а не взрываться. При таком режиме сгорания двигатель работает плавно и равномерно.

При использовании низкооктанового бензина, степень сжатия в цилиндре превосходит максимальное значение и топливная смесь самопроизвольно воспламеняется, т. е. детонирует раньше, чем свеча зажигания успевает подать искру.

При использовании высооктанового бензина степень сжатия топливной смеси в цилиндре не достигает требуемого значения, при котором происходит равномерное сжигание топлива. Бензин при этом будет гореть слишком медленно и не успеет сгореть до конца.

Как влияет на двигатель бензин с более низким октановым числом

Если по какой-то причине заправить автомобиль бензином, имеющим октановое число ниже, чем рекомендовано производителем двигателя (например, использовать Аи-92 вместо АИ-98), это не приведет ни к чему хорошему для двигателя.

При работе на низкоктановом бензине в цилиндрах возникает детонация, то есть самовоспламенение, раньше, чем искра свечи зажигания подожжет топливную смесь.

Через некоторое время эксплуатации машины возникнут посторонние звуки, идущие из мотора, снизится его мощность, увеличится расход бензина. Повысится температура двигателя, которая увеличит температуру в выхлопном катализаторе, что приведет к снижению его прочности.

В такой ситуации во время движения важно не допускать увеличения оборотов двигателя; на ближайшей заправке надо заправиться нужной маркой бензина.

Иногда низкооктановый бензин заливают в попытке съэкономить деньги, так как современные автомобили оснащены системами, позволяющими справится с таким топливом. Но, к сожалению, увеличенный расход топлива сводит на нет такой эксперимент. Экономии не получится, а нагрузка на двигатель увеличится.

Как влияет на двигатель бензин с более высоким октановым числом

Вопреки распространенному мнению, что бензин с более высоким октановым числом является более качественным и поэтому всегда лучше, это не так. Если залить в машину бензин с октановым числом выше рекомендуемого (например, залить АИ-98 вместо И-92), это также не несет ничего хорошего для двигателя.

Работа мотора на таком бензине также ведет к увеличению расхода топлива, снижению мощности, образованию нагара на свечах, поршнях и клапанах.

Использование высокооктанового бензина подразумевает большую степень его сжатия в цилиндрах для нормального процесса горения смеси. В двигателе, который не рассчитан на такое сжатие, происходит слишком медленное горение топлива. Бензин не будет успевать сгореть до конца.

Что далее приведет к перегреву выпускных клапанов. Если они прогорят, то потребуется капитальный ремонт двигателя, который займет много времени и денег.

Чтобы избежать негативных последствий езды на бензине с октановым числом, выше или ниже рекомендованного значения, лучше всего использовать бензин, подходящий именно для вашего двигателя.

Основной вывод о влиянии октанового числа бензина на расход топлива можно выразить так:

Способы повышения октанового числа

В настоящее время существует два способа увеличения октанового числа бензина

Значительным минусом бензина с присадками является его неустойчивость: присадки обладают высокой летучестью и быстро испаряются. При длительном хранении такой бензин теряет свои качества. Также высокая испаряемость некоторых добавок может привести к образованию воздушных пробок в топливной системе автомобиля. Самой безопасной присадкой является метилтретбутиловый эфир.

Добавление тетраэтилсвинца сейчас запрещено из-за его токсичности, хотя ранее он использовался в топливной промышленности.

Как повысить октановое число самостоятельно

В результате прямой перегонки нефти получается бензин с октановым числом, не превышающим 60 единиц. Для современных автомобильных двигателей такой бензин не подходит, поэтому в топливной промышленности применяют другие методы переработки нефти: риформинг, термический и каталитический крекинг, позволяющие достичь оптимального октанового числа бензина.

Сейчас бензин топливных марок АИ-76 и АИ-80 практически нигде не реализуется. Но если возникает ситуация, когда октановое число надо увеличить (например Аи-92 надо увеличить до АИ-98), сделать это можно самостоятельно, добавив к нему специальные добавки: присадки универсального типа и октан-корректоры. Присадки-антидетонаторы состоят из эфиров и спиртов и имеют октановое число 115-120 единиц.

Наиболее популярные добавки для увеличения октанового числа:

При самостоятельном использовании добавок бензину следует помнить, что они влияют не только на устойчивость топливной смеси к детонации, но и на другие технические характеристики бензина и работу двигателя.

Как понизить октановое число

В противоположной ситуации, когда требуется снизить октановое число, есть способы, позволяющие это сделать.

Современные методы переработки нефти позволяют получать высокооктановое топливо без добавления токсичных химических веществ, загрязняющих природу. Следует помнить, что высокооктановый бензин — это не всегда хорошо. Топливо не должно наносить вред двигателю автомобиля, поэтому лучше использовать бензин, рекомендованный производителем конкретной марки машины.

Источник