Разновидности и методы определения октанового числа
Октановое число топлива является понятием относительным, так как в разных странах определяют его по разным методикам, но у этих методик есть общая черта. Они определяют октановое число на эталонном двигателе, различием являются только условия при испытании топлива. Различают три разновидности октанового числа в зависимости от метода испытания топлива:
- Октановое число по исследованиям(RON);
- Октановое число двигателя(MON);
- Антидетонационный индекс (AKI) или (R + M) / 2.
Октановое число по исследованиям (RON) является самым распространенным методом измерения октанового числа в мире. При этом методе топливо испытывается в одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия в контролируемых условиях при частоте вращения 600 об/мин. Затем полученные значения сравнивают со значениями полученными при испытании смеси изооктана и n-гептана. Степень сжатия варьируется во время испытания, чтобы проверить антидетонационные способности топлива, поскольку увеличение степени сжатия увеличивает вероятность детонации.
Читайте: Предохранители и реле Ауди А6 С4
Октановое число двигателя (MON) определяется таким же способом как и октановое число по исследованиям (RON). Единственными отличиями являются количество оборотов в минуту коленчатого вала эталонного двигателя, температура смеси и изменяемая синхронизация зажигания. Количество оборотов коленчатого вала в минуту при определении октанового числа двигателя (MON) составляет 900 оборотов в минуту. Топливо при испытаниях (MON) предварительно разогревается, а изменяемая синхронизация зажигания необходима для увеличения детонационной нагрузки на топливо. В зависимости от состава топлива при измерении октанового числа с помощью метода MON результат получается на 8 — 12 единиц ниже, чем при испытаниях по методу RON, но прямой связи между октановым числом двигателя и октановым числом по исследованиям нет.
Читайте: Моторное масло
Антидетонационный индекс (AKI) представляет собой испытание при котором изначально проводятся оба вышеперечисленных испытания(RON и MON), затем рассчитывается среднее арифметическое между этими двумя испытаниями. Таким образом формула расчета антидетонационного индекса будет следующая:
AKI = (RON + MON)/2
Такой метод расчета октанового числа в современном мире не очень распространен, но он применяется в таких странах как Бразилия, США, Канада и др. На территории современной Европы наибольшей популярностью пользуется метод RON.
Как октановое число топлива влияет на детонацию: точное объяснение
Если вы в раздумьях и задались вопросом, какой бензин лучше всего залить в бак своего автомобиля, главное, что мы можем вам посоветовать, – не переусердствуйте! Не стоит экспериментировать с АИ-95, если по паспорту машина работает на АИ-92. Не нужно также искушать судьбу и пытаться делать наоборот, заливая по край горловины бензин с пониженным октановым числом. И так далее, вариативность марок топлива позволяет сделать выбор, но будет ли он осознанным и правильным?
К примеру, взять такое известное всем понятие, как октановое число топлива. Мы об этом как-то писали небольшую заметку, в которой разъяснили, что такое октановое, а что такое цетановое число: Октановое и цетановое число: в чем разница?
Является ли оно безусловно важным показателем топлива? Конечно, является, ведь октановое число – это показатель, который характеризует детонационную стойкость бензина, то есть возможность топливу сопротивляться самопроизвольному воспламенению при сжатии.
Иными словами, бензин с более высоким октановым показателем может быть сжат до более высокого давления, при этом не произойдет самопроизвольного воспламенения топливовоздушной смеси.
Значит ли это, что высокооктановый бензин всегда и для любого автомобиля будет лучшим выбором? Нет, этот вариант подходит далеко не всем, и сейчас мы объясним, почему бензин с этим более высоким показателем подходит далеко не всем автомобилям и почему он не будет хранить в себе более высокий заряд энергии.
Октановое число, если перевести термин на человеческий язык, – это своего рода показатель ударопрочности, а не взрывной силы. Чем выше октановое число, тем меньше вероятность преждевременного самопроизвольного возгорания топлива. То есть более высокооктановый бензин не содержит в себе дополнительную энергию как таковую, просто моторы определенной конструкции способны выжать из такого топлива большую энергию, спалив большее количество воздушно-топливной смеси в единицу времени.
Но, во-первых, это возможно лишь в том случае, если мотор вашей машины спроектирован определенным образом: как правило, оборудован турбонагнетателем или имеет очень высокую степень сжатия.Во-вторых, он работает без сбоев и у него нет никаких приобретенных в ходе эксплуатации серьезных проблем.
Также нет никакой разницы в скорости сгорания 92, 95, 98 бензина. Разнооктановые типы топлива также не отличаются по «холодному» или более «горячему» сгоранию в камере, полноте этого сгорания и в плане других распространенных заблуждений. По крайней мере, в этом нас старается убедить в своем видео известный в США автомеханик, DIY-айщик и ведущий YouTube-канала «ChrisFix» с более чем 5.5 миллионами подписчиков:
Видео взято с YouTube-канала «ChrisFix»
Видео на самом деле интересное и рекомендуется к просмотру каждому, кто интересуется работой автомобилей. Даже если вы не знаете английский, вы все равно поймете, о чем речь, – субтитры неплохо переводятся на русский.
Кстати, то, что в США маркировка топлива отличается от нашей: 87, 89, 91 и 93, вовсе не означает, что их топливо лучше или хуже, по крайней мере, по показателю октанового числа. Просто в разных странах используются разные системы обозначения октанового числа бензина. Шкала разниц, но не суть.
Итак, таким образом, главным и единственным отличием разнооктановых бензинов является исключительно их сопротивляемость к детонации и к продлению срока службы мотора, не менее, но и не более.
Если залить низкооктановый бензин в двигатель с высокой степенью сжатия или в турбированный мотор, у вас будет больше шансов получить детонацию, поскольку давление и температуры в таком моторе будут выше, а значит, и воспламенение топлива может происходить раньше и без участия свечей зажигания.
Вот так выглядит детонация изнутри:
Непреднамеренное воспламенение (по сути, взрыв) внутри цилиндра может разрушить поршень, поршневые кольца, повредить клапана, прожечь прокладку блока и даже нарушить герметичность самого блока.
Описание типов присадок
Химические свойства присадок существенно отличаются друг от друга. На практике – это сложные соединения, которые имеют уникальный состав и технологию изготовления. Разумеется, различны как механизм действия такого компонента, так и его цель. Не обошлось и без плюсов и минусов – присадки в бензин различны по своему воздействию на бензин. Условно есть разделение по категориям, в зависимости от направления воздействия на топливо.
Октан корректоры
Главное действие этих химически активных веществ в том, что они могут увеличить октановое число бензина. Известно, что октановое число является характеристикой детонационной стойкости, а с помощью такой присадки к топливу ее значение можно существенно понизить. Впервые, для этих целей был применен тетраэтилсвинец, который показал высокую эффективность. Впоследствии это соединение попало под запрет, поскольку оказывало токсичное влияние на организм человека и нарушало экологию, выбрасывая в окружающую среду большое количество тяжелых металлов. В современных октан корректорах используются химические компоненты на основе железа, марганца, соединения аминогруппы (ксилидин) и др.
Эксперты не рекомендуют использовать окатаноповышающие присадки, поскольку половина из них оказывает существенное влияние на здоровье (тетраэтилсвинец, нафталин – эти соединения вредны), а другая половина приводит к необратимым повреждениям двигателя (этиловый спирт, марганец, ацетон).
Очищающие присадки
Эта группа соединений используется для очистки двигателей внутреннего сгорания от накопившихся отходов переработки топлива – копоти, сажи и нагара. Это неизбежный итог использования даже самого дорогого топлива, поэтому рекомендуется профилактически использовать такие типы составов.
Перед применением следует взвесить все плюсы и минусы. К примеру, если использовать очищающие присадки регулярно, то это значительно улучшит работу двигателя, в связи с регулярным удалением накопившихся смол и сажи. Но если такой присадкой никогда не пользовались и принято решение очистить двигатель таким способом, то можно получить обратный эффект – большие частицы копоти отслоятся и вызовут поломку ДВС.
Из преимуществ – такие составы действительно эффективно работают. Если брать в учет достаточно высокую стоимость полноценной очистки двигателя и инжектора, то использование очищающих присадок – это недорогая альтернатива.
Дегидраторы
Это полезный тип присадок, который необходимо использовать только в случае аварийной ситуации. В данном случае, такая ситуация – это попадание в бензобак конденсата или небольшого количества воды. Присутствие влаги в топливе может привести к повреждениям системы дозирования топлива, а также выведет из строя электронные датчики.
Основной компонент присадок-осушителей – это этиловый спирт в высокой концентрации (обычно это значение приближается к 99,5%). Дополнительно в состав добавляются химические соединения для связывания воды.
В реальности такие осушители не отличаются значительной эффективностью, их способность к поглощению влаги исчисляется всего 0,5-1% от общего количества жидкости в бензобаке. Поэтому, если столкнулись с попаданием воды в бензобак, то лучше сначала удалить оттуда всю смесь, а уже потом задумываться об использовании дегидратора.
Катализаторы топлива
Заявленный эффект данных присадок – это увеличение физико-химических характеристик бензина, а именно повышение ОЧ и повышение детонационной устойчивости. Производители этих химических соединений также обещают снижение расхода топлива и увеличение мощности силового агрегата. В составе представлены низкомолекулярные спирты, эфирные соединения и аллотропные модификации углерода.
Плюс таких присадок – это высокая стоимость. Одной емкости хватает на 120-180 литров топлива, что прибавляет дополнительную цену обычному бензину. Следует учесть, что эффективность присадки в «полевых» условиях всегда ниже заявленной. В результате вместо повышения октанового числа на 7 единиц, получается 2-3 единицы. Таким образом, целесообразность применения катализаторов достаточно сомнительна.
Универсальные присадки
Иногда можно встретить рекламу производителей, которые обещают, что их присадка обладает мультифункциональным эффектом, например повышает октановое число и очищает двигатель от нагара. Как правило, это маркетинговый ход, поскольку в реальности универсального соединения, которое бы помогало «от всего» не существует. Нельзя дать рекомендации по использованию таких веществ, лучше использовать присадку по назначению.
Очистители топливной системы двигателя.
Топливная система автомобиля неизбежно загрязняется со временем, и делает это тем быстрее, чем худшего качества бензин заливается в машину. Процесс это не быстрый, но со временем в баке и на клапанах могут возникнуть нехилые такие отложения, которые (в случае с клапанами) могут серьёзно нарушить нормальную работу двигателя. Хотя инжектора могут засориться буквально за одну заливку некачественного топлива. Наиболее простым способом очистить топливную систему является заливка очистительной присадки в бензобак. Поскольку есть два вида загрязнений — низкотемпературные отложения в «холодных» частях двигателя (бензобак, топливопроводы, фильтры) и высокотемпературные в зоне камеры сгорания (кокс на клапанах), то и бороться с ними приходится разными методами. Для отмыва отложений в баке и топливной магистрали используются добавленные в присадки растворители, выносящие отмытую грязь в камеру сгорания, откуда она вылетает в выхлопную трубу. С коксом борются путём его пережигания. Для этого в очищающих присадках содержатся компоненты, повышающие количество связанного кислорода в бензине. При его сгорании температура выше обычной, и связывающая кокс органика выгорает. А далее всё туда же, в выхлоп… Вообще для раскоксовски двигателя есть специальные присадки, в том числе и в бензобак. О них отдельная статья. Отличаются от рассматриваемых в данной статье узкой направленностью и, соответственно, концентрацией действующих компонентов. В очищающей присадке их значительно меньше, так как подразумевается её профилактическое использование, либо очистка незначительных загрязнений, поскольку закоксованный двигатель — это проблема уже другого масштаба. Кроме этого существуют специальные промывки инжекторов для «профессиональной» очистки. Для их применения нужна специальная аппаратура (в самом простом кустарном варианте имеющая вид ёмкости с присадкой, шланг врезанный в систему топливоподачи и обычный воздушный насос, создающий давление:)), которая подаёт промывку непосредственно перед инжектором, а не через бензобак. В процессе нужно сжечь литр этой промывки (стандартный объём). Концентрация растворителей такова, что за это время отложения на инжекторах полностью (или почти полностью) будут растворены и удалены в КС. Это вполне действующий способ очистки, не затрагивающий грязь в баке. Есть мнение, что бак трогать в принципе не рекомендуется, так как отмытая из него грязь будет забивать форсунки инжектора, т. е. мы получим результат, обратный ожидаемому. Это также имеет смысл, поэтому в случае очень грязного бака лучше его снять и промыть «руками», а уже потом присадками чистить остальную систему. А ещё лучше время от времени проводить профилактику, тогда в баке просто не появится столько грязи, чтобы засорить форсунки. При каждодневной езде раз в 1 — 2 месяца будет достаточно.
Что такое присадка в топливо
Автомобильный бензин – это горючая смесь углеводородов (октан, гексан, гептан и др.), выделяемых при перегонке нефти. В чистом виде он не используется и часто разбавляется особыми присадками – другими видами топлива и компонентами – для изменения свойств. Введение в состав бензина топливных добавок регулируют специальные стандарты (к примеру, ГОСТ Р 51105-97).
Присадки, которые добавляют в бензин, составляют лишь 2 % от его объема. Но несмотря на это они играют важную роль в составе топлива, а именно:
- Повышают его устойчивость к детонации, то есть взрывному сгоранию, на которое указывает стук в работающем двигателе, усиленное задымление выхлопа и резкое падение мощности.
- Ослабляют перегрев мотора.
- Улучшают испаряемость бензина и, соответственно, образование горючей смеси при поступлении воздуха.
- Уменьшают отложения в двигателе и прочих механизмах, контактирующих с топливом.
- Снижают уровень нагара в камере внутреннего сгорания и системе выхлопа.
- Сокращают содержание серы и бензола в отработанных газах.
Сегодня существует около двух десятков химических составов, из которых производители получают множество добавок, смешивая компоненты в разном соотношении. По назначению все они делятся на несколько отдельных групп.
Кроме специальных смесей, которые добавляют в бензин на нефтеперерабатывающих заводах, есть самостоятельные топливные присадки, применяемые водителями при эксплуатации автомобилей. Эту продукцию выпускают сторонние производители.
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:
- моторным, при котором используют специальный одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, позволяющий изменять степень сжатия топлива в режиме реального времени. Метод должен соответствовать ГОСТу 511/82 и условно имитирует эксплуатацию двигателя на трассе.
- Исследовательским, при котором исследуют опытный образец топлива в сравнении с эталонным. Метод должен соответствовать ГОСТу 8226 и условно характеризует использование двигателя в городских условиях.
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.
Езда на не соответствующем топливе
Производитель не зря ориентирует всех, кто решился приобрести конкретное транспортное средство, какую марку бензина можно использовать. Если влить несоответствующее топливо, даже не сомневайтесь, авто поедет, только вряд ли транспортное средство будет вас радовать продолжительное время.
Если качество бензина не соответствует рекомендованному, выпускные клапаны достаточно быстро перегреваются и прогорают по причине разной температуры и продолжительности сгорания. Точно такой же отрицательный эффект будет наблюдаться, когда автомобилисты по собственной инициативе подвергнут зажигание неправильной регулировке. После прогорания изначально клапаны начинают троить, а впоследствии прекращают функционировать.
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
В чем суть
Для начала разберемся, что это за показатель такой и для чего его, собственно, улучшать.
Итак, октановое число характеризует детонационные свойства бензина, то есть его способность воспламеняться в нужное время и с необходимым качеством.
Это основной показатель, которому уделяется особое внимание. К примеру, если октановый показатель бензина АИ-95, то это говорит о его детонации на 95% (как изооктана) и на 5% (как гептана)
В первый же момент после нефтеперегонки бензин имеет минимальное октановое число – 70. В дальнейшем с помощью различных методов и присадок данный показатель можно поднять до желаемого уровня.
Определение октанового числа производится на специальном стенде (часто он имеет вид специального мотора для испытаний). Проверка выполняется при различных нагрузках – малых и средних.
Но в последнее время начали появляться специальные приборы, которые упрощают проверку.
Параметры топлива, используемого для эксперимента, сравниваются со стандартными составами изооктана и гептана. После этого бензину присваивается своя «цифра».
К слову, каждое органическое соединение имеет свой уровень детонационной устойчивости.
К примеру, метан имеет показатель октанового числа 107,5; пропан – 105,7; бензол – 113; бутан – 93, 6; бензины прямой перегонки – около 58, каталитического крекинга — около 80-85 и каталитического риформинга – 83-97.
Это интересно: Сколько бензина в 1 тонне
Детонационная устойчивость
Октановое число, или октановый индекс – это параметр, характеризующий способность бензина не воспламеняться от сжатия. Показатель равен объемному процентному содержанию изооктана в смеси с н-гептаном, при котором детонационная устойчивость этой жидкости и исследуемого бензина совпадает. Изооктан крайне неохотно воспламеняется даже при очень высокой степени сжатия, поэтому его октановое число принято за 100. Н-гептан, напротив, легко самовоспламеняется даже при низкой степени сжатия, потому значение его антидетонационного параметра приравняли к нулю.
Первым способность бензина к детонации в 21 году прошлого века исследовал англичанин Гарри Рикардо. Он и предложил использовать шкалу устойчивости бензина к детонации. Длительное время основной антидетонационной присадкой для бензина был тетраэтилсвинец. Добавление всего 0,01% этого вещества в бензин повышает его индекс детонационной устойчивости на 3 единицы. Но так как он очень ядовит, сейчас его использование как присадки к бензину запрещено. Вместо него, чтобы повысить антидетонационные свойства, сейчас применяют более безопасные присадки, например, метил-трет-бутиловый эфир, который считается на сегодня самым перспективным средством для этой цели. Используется также его смесь с трет-бутиловым спиртом. Недостатками этих присадок является высокая агрессивность к резинотехническим изделиям и низкая (около 50 ◦C) температура кипения. Последнее является причиной испарения этих присадок из топлива на жаре.
Сравнение свойств различных антидетонаторов
Значения пороговой концентрации некоторых присадок и другие их эксплуатационные особенности:
- Оксигенаты (низшие спирты и простые эфиры). Пороговая концентрация присадки – 15%. Особенности: относительно низкая теплота сгорания и высокая агрессивность по отношению к резиновым изделиям. Максимальный прирост октанового индекса топлива 4–6 единиц. Параметры нескольких эфиров, используемых в качестве присадок. Метил-трет-бутиловый (МТБЭ) – усредненное октановое число 114, температура кипения 55 ◦C; этил-трет-бутиловый (ЭТБЭ) – усредненное октановое число 110, температура кипения 70 ◦C; метил-трет-амиловый (МТАЭ) – усредненный октановый индекс 104.5, температура кипения 87 ◦C; диизопропиловый (ДИПЭ) – усредненный октановый индекс 104,5, температура кипения 69 ◦C.
- Присадки на основе свинца. Пороговая насыщенность бензина металлом – 0,17 г/л. Особенности: высокий уровень токсичности и нагарообразования в камере сгорания. Максимальный прирост индекса детонационной устойчивости бензина составляет 8 единиц. Такие присадки не используют в наше время.
- Содержащие марганец. Пороговая концентрация металла в топливе – 50 мг/л. Особенности: повышенный износ деталей цилиндропоршневой группы, значительное нагарообразование на свечах зажигания и в камере сгорания. Максимальный прирост индекса детонационной устойчивости составляет 5–6 единиц.
- Железосодержащие. Пороговая концентрация – 38 мг/л. Приводит к повышенному износу поршней и цилиндров двигателя за счет заметного отложения золы при сгорании. Максимальный прирост числа детонационной устойчивости бензина 3–4 единицы.
- Ароматические амины, например, аминобензол (анилин), который запрещен к использованию в чистом виде из-за чрезвычайной ядовитости. Из веществ этой группы к применению допущен только монометиланилин (N-метиланилин). Пороговая концентрация 1–1,3%. Особенность присадки на основе этого вещества – высокое октановое число. В процессе эксперимента было получено значение в 280 единиц. Однако есть и существенные недостатки, к которым можно отнести значительное отложение смолы на деталях двигателя и топливной системы. Также наблюдается повышенный износ деталей цилиндропоршневой группы. Максимальный прирост числа детонационной устойчивости бензина, достигающийся применением такой присадки, составляет 6 единиц.
Это интересно: Сколько масла заливать в 127 двигатель
