Всё про октановое и цетановое числа

Простыми словами расскажем о том, что такое октановое число бензина и какое значение у высокооктанового топлива. Поговорим о том, на что влияет ОЧ и от каких факторов зависит его значение

Значения[править | править код]

За эталон взята смесь изооктана (2,2,4-триметилпентана) и н-гептана в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием[1]; октановое число соответствует содержанию (в процентах по объёму) изооктана в эталонной смеси. Поскольку изооктан с трудом самовоспламеняется даже при высоких степенях сжатия, топливо с большей детонационной стойкостью имеет более высокое октановое число.

Для товарного бензина октановое число обычно находится в пределах 70-95, то есть его детонационная стойкость такая же, как и у смеси изооктана и гептана с 70-95 % изооктана. Максимальное значение октанового числа (эквивалент чистого изооктана) равно 100, из-за крайне низкой детонационной стойкости н-гептана чистый гептан принят за минимум с октановым числом, равным 0. При применении антидетонационных присадок возможно достижение более высокой детонационной стойкости, чем у чистого изооктана. Для таких бензинов существует условная октановая шкала, где значения идут выше 100, а эталонной смесью является изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца.

Поскольку реальное топливо не является смесью изооктана и гептана, результаты сравнения слегка зависят от метода испытаний: различают исследовательское октановое число (ОЧИ) и моторное октановое число (ОЧМ). Разница между ОЧИ и ОЧМ называется чувствительностью топлива (англ. fuel sensitivity). Для характеристики детонационной стойкости топлива в реальных условиях эксплуатации применяются также фактическое октановое число (в испытаниях двигателя на стенде) и дорожное октановое число (в испытаниях на дороге непосредственно на автомобиле)[3].

Детонация в двигателе на слух воспринимается как «стук» — характерный металлический звон. Он создаётся волнами давления, возникающими при быстром сгорании смеси и отражающимися от стенок цилиндра и поршня. При этом снижается мощность двигателя и ускоряется его износ, а при возникновении детонационных волн двигатель может быть повреждён или разрушен. Впервые эти явления были исследованы в 1921 году английским инженером Гарри Рикардо[en], который предложил первую шкалу детонационной стойкости бензинов. Долгое время основным антидетонатором служил тетраэтилсвинец, однако в настоящее время использование этилированного бензина запрещено из-за его токсичности, и для повышения октанового числа применяются другие антидетонационные присадки.

Что же такое детонация?

Детонация – это процесс самовоспламенения смеси в двигателе (из-за низкооктанового бензина или из за повышенного давления в камере сгорания если вы например установили турбину). Иными словами, это неуправляемый процесс воспламенения, самый опасный и разрушительный процесс для бензинового двигателя. От управляемого зажигания смеси (горения), детонация отличается площадью взрыва, своей силой, и несогласованностью работы механизмов. Скорость сгорания от обычных 15-20 м/с возрастает до 1,5-2 км/с! Реально взрыв получается.

Определение октанового числа

Известно со школьной скамьи возгорание бензиновой воздушной смеси в камере цилиндров двигателей. Смесь поджигается искровым зарядом, генерируемым свечами зажигания. Это может произойти при одном условии — в момент окончания стойкости бензина к возгоранию. Этот предел и называют октановым числом. Его величину принято принимать за 100 единиц.

От того, с каким октановым числом используют бензин, зависит стабильная работа двигателя. Если смесь детонирует раньше, то слышны звон в цилиндрах, другие характерные звуки. Поэтому важно использовать то горючее, которое указал производитель моторов в сопроводительной инструкции. То есть заливать в топливный бак бензин с октановым числом, например, А-96 или другого обозначения.

2. Какие показатели влияют на октановое число.

Топливо – многокомпонентная смесь, которая получается при фракционировании сырой нефти. В чистом виде бензин имеет низкую детонацию (до 60 единиц). Для повышения детонационной стойкости применяются различные процессы и специализированные добавки.

На октановое число влияет количество углеводородов с циклическим и разветвленным строением. Для увеличения их числа используют риформинг и крекинг, а также добавляют в топливо присадки.

Причем тут n-гептан, изооктан и детонация?

Ученые стали изучать поведение органических соединений группы алканов под влиянием давления, и стали сжимать каждое из них. Выяснилось, что каждое из соединений самовоспламеняется при разных показателях. Быстрее всего при сжатии воспламеняется n-гептан (потому и неустойчивый), а вот самые устойчивые к воспламенению под давлением оказались изооктаны. Получается, что чем больше содержание изооктана по отношению к n-гептану в бензине, тем качественнее и устойчивее бензин к давлению в камере сгорания т.е. к детонации (неуправляемому воспламенению).

Степень сжатия и ОЧ

Соответствие степени сжатия ОЧ регламентируется различными ГОСТами. Соответствующие значения можно посмотреть в таблице.

Марка бензина	ОЧИ	ОЧМ	Степень сжатия
А-72	—	72	7
А-76	—	76	7.5
АИ-80	80	76	8
АИ-91	91	82.5	9
АИ-92	92	83	9.2
АИ-93	93	85	9.3
АИ-95	95	85	9.5
АИ-96	96	85	9.6
АИ-98	98	87	10

Цетановое число дизтоплива

Является главной характеристикой воспламеняемости и сгорания дизтоплива в моторе. Чем оно выше, тем спокойнее и полноценней выгорает топливная смесь.

В численном выражении этот показатель сопоставим с объемной долей цетана в специально приготовленной смеси. Эта смесь состоит из гексадекана и α-метилнафталина с таким же периодом задержки, как и в тестируемом топливе.

Для стандартных моторов оптимальным считается дизтопливо, цетановое число которого варьируется от 40 до 55. Наиболее качественным признано дизтопливо с показателем от 51 до 55 ед. Премиальная солярка легче, в ней содержатся легковоспламеняющиеся фракции, которые способствуют быстрому запуску мотора при минусовых температурах. При её использовании заметно снижается дымность.

Цетановое число дизтоплива зависит от того, какие парафины, ароматики, олефины и нафтены входят в его состав. Для измерения используют стандартную силовую установку Waukesha либо ИДТ-90. Альтернативой может стать камера с постоянным объемом, тестирование этим методом, в отличие от первого, занимает не более 20 мин.

Эффективным способом повышения  признан FuelEXx Diesel. Он увеличивает этот показатель на 3–5 единиц. Вместе с этим из топлива удаляется вода, происходит раскоксовка поршневых колец, очистка камеры сгорания. Это подтверждено стендовыми и дорожными испытаниями.

5. Как определить октановое число.

Чтобы определить октановое число, применяют два метода: моторный (аналогичен работе двигателя за городом) и исследовательский (работа двигателя в городской черте). Их значения не совпадают, так как используются различные показатели измерений. Разница между данными показывает чувствительность бензинов. Поэтому нужно обращать внимание, на детонационную стойкость, которая для всех стран маркируется и определяется по-разному.

Для выполнения измерений применяют одноцилиндровые моторы, которые работают с неодинаковой мощностью. Задача опытов – сравнение образцов с эталонной смесью и выбор наиболее близкого, который будет иметь такие же показатели.

Для самостоятельной оценки бензинов применяются экспресс-тесты. Данные приборы работают за счет сравнения измерений с эталонной базой. Точность зависит от топливных присадок, которые добавляются производителем.

А зачем тогда ведущие производители с каждым новым поколением автомобилей повышают планку октанового числа в рекомендуемом топливе?

Все дело в степени сжатия! Если коротко, то чем выше степень сжатия, тем экономичнее двигатель, но тем большее давление создается в камере сгорания, а чем выше давление, тем что? Правильно! Тем более устойчивое к давлению топливо требуется для корректной работы бензинового двс, что бы не возникало детонации. И вы справедливо можете задать вопрос: -“Так почему производители не сделают мега экономичный двигатель увеличив степень сжатия?”.

В таком случае, такой автомобиль придется заправлять не менее чем 100 октановым бензином, который в сегодняшних условиях стоит не дешево, да еще и сомнительного качества может быть, поэтому такие автомобили будут не выгодны, хоть и экономичны, как для покупателей, так и для производителей. Пока не выгодны.

В своих сервисных книжках или наклейках на лючке бензобака многие могли наблюдать надпись о минимально рекомендованном октановом числе бензина, для многих современных авто это 95-ти или 98-ми октановый бензин. Думаю, теперь стало ясно, что если рекомендован 95-й бензин, то заливать 92 нельзя, потому что степень сжатия вашего двигателя не рассчитана на 92-октановый бензин так как появляется шанс детонации. На стадии сжатия, поршень до ВМТ просто не успеет дойти, а топливная смесь уже воспламенится.

Заключение.

Думаю, основная теоретическая часть понятна. В данной статье я вынужден был пропустить много подробностей про октановое число, дабы упростить и сократить материал для понимания. В следующих статьях я вернусь к темам “компрессия и степень сжатия”, расскажу подробности тестирования октанового числа и какими присадками, и способами увеличивают октановое число.

На этом все, спасибо за просмотр, ставьте лайки если было интересно и познавательно, а так же оставляйте комментарии! Здесь говорят просто о сложном.

6. Какой показатель считается максимальным.

Постоянное развитие технологий накладывает повышенные требования на продаваемые марки бензинов. Благодаря применению различных насадок можно получить экспериментальные данные с детонационной стойкостью до 140 единиц. Но эти показатели не реализуемы по экологическим причинам: в составе присадок есть металлоорганика. Неэтилированное топливо может иметь высокооктановые показатели до 109 единиц.

Максимальные значения у авиационных бензинов – до 115 единиц. Современные автомобили рассчитаны на использование 95 и 98 бензина. Более высокие показатели (до 102 единиц) – только для гоночных болидов.

См. также[править | править код]

• Метановое число
• Цетановое число

Читайте так же другие статьи на тему авто:

1. 90% людей этого не знают или почему так важно менять тормозную жидкость.

2. Не делайте этого! Как автомобильные заглушки могут погубить жизнь?

10. Как понизить октановое число.

Низкооктановое топливо практически не производится, но техника, которая работает на таком топливе, осталась. Чтобы понизить октановое число, применяют следующие методы:

• Добавление керосина. Сложность заключается в правильном выборе пропорций.

• Естественное снижение. Используемые присадки содержат вещества, которые испаряются. Открыв емкости с топливом, можно получить низкооктановый бензин. Скорость снижения составляет примерно 0,5 единиц в день.

Используя данные способы, важно контролировать качество такого топлива и его октановую величину.

11. Какое топливо использовать.

Для каждого автомобиля производитель рекомендует топливо с точным октановым числом, которое определяется по техническим показателям. Хотя в автомобилях стали устанавливать систему предотвращения детонации, но нарушение данных рекомендаций может привести к увеличению расхода такого топлива, снижению мощности двигателя, появлению металлического звона и сбоям в системе зажигания, охлаждения и т.д.

Использование высокооктанового топлива с более высокими показателями, чем определено производителем, тоже не несет пользы. Может наблюдаться как увеличение расходов на бензин, так и его неполное сгорание.