Oktanové číslo
Označení oktanových čísel na americké čerpací stanici.
Oktanové číslo- indikátor charakterizující odolnost paliva proti klepání (schopnost paliva odolávat samovznícení při kompresi) pro spalovací motory. Číslo se rovná obsahu (v objemových procentech) isooktanu (2,2,4-trimethylpentanu) v jeho směsi s n-heptan , při kterém je tato směs ekvivalentní v detonační odolnosti studovanému palivu v standardní podmínky testy.
Isooktan se obtížně oxiduje i při vysokých kompresních poměrech a jeho odolnost proti klepání se běžně bere jako 100 jednotek. spalování v motoru n-heptan je i při nízkých kompresních poměrech doprovázen detonací, proto se jeho odolnost proti klepání bere jako 0. Pro benziny s oktanovým číslem nad 100 byla vytvořena podmíněná stupnice, ve které se používá isooktan s přídavkem různého množství tetraethyl olova.
Charakteristické kovové zvonění při detonaci je vytvářeno detonační vlnou, která se opakovaně odráží od stěn válce. Detonace snižuje výkon motoru a urychluje opotřebení.
Test paliva
Zkoušky odolnosti proti klepání se provádějí buď na plnohodnotném automobilovém motoru nebo na speciálních instalacích s jednoválcovým motorem. Na motorech plné velikosti se při zkouškách na stolici tzv. aktuální oktanové číslo(FOC) a v stav vozovky- silniční oktanové číslo (DOCH). Na speciálních instalacích s jednoválcovým motorem je obvyklé určovat oktanové číslo ve dvou režimech: tvrdší (motorová metoda) a méně tvrdá (výzkumná metoda). Oktanové číslo paliva stanovené výzkumnou metodou je obvykle o něco vyšší než oktanové číslo stanovené motorovou metodou. Přesnost určení oktanového čísla, správněji označovaného jako reprodukovatelnost, je jedna. To znamená, že benzín s oktanovým číslem 93 může vykazovat úplně jinou hodnotu, například 92. Je nezbytné, aby obě hodnoty, 93 a 92, byly přesné a správné, a přesto odkazovaly na stejný vzorek paliva.
Typy oktanových čísel: OCHI a OCMI
Výzkum oktanového čísla (OČI) určeno na jednoválcové jednotce s proměnným kompresním poměrem, nazývané UIT-65 nebo UIT-85, při rychlosti klikový hřídel 600 ot./min., teplota nasávaného vzduchu 52°C a časování zapalování 13 stupňů. Ukazuje, jak se chová benzín v režimech nízké a střední zátěže.
Oktanové číslo motoru (HMI) je také stanovena na jednoválcové instalaci, při otáčkách klikového hřídele 900 ot./min., teplotě sací směsi 149 °C a proměnném časování zapalování. MON má nižší hodnoty než RON. HMI charakterizuje chování benzínu v režimech těžkých břemen. Ovlivňuje vysokou rychlost a klepání při částečném přidání plynu a zatížení motoru, jízdu do kopce atd.
Minimálně v 50. letech 20. století se také používal oktanové číslo teploty.
Oktanové číslo pro uhlovodíky a různá paliva
| Látka | HMO | OČI |
|---|---|---|
| Metan | 110,0 | 107,5 |
| Propan | 100,0 | 105,7 |
| n-butan | 91,0 | 93,6 |
| Isobutan | 99,0 | 101,1 |
| n-pentan | 61,7 | 61,7 |
| Isopentan (2-methylbutan) | 90,3 | 92,3 |
| Isohexan (2,2-dimethylbutan) | 93,4 | 91,8 |
| 2,2,3-trimethylbutan | 101,0 | 105,0 |
| n-Heptan | 0 | 0 |
| Isooktan (2,2,4-trimethylpentan) | 100 | 100 |
| 1-Penten | 77,1 | 90,9 |
| 2-methyl-1-buten | 81,9 | 101,3 |
| 2-Methyl-2-buten | 84,7 | 97,3 |
| Methylcyklopentan | 80,0 | 91,3 |
| cyklohexan | 77,2 | 83,0 |
| Benzen | 111,6 | 113,0 |
| Toluen | 102,1 | 115,7 |
| Přímé benzíny | 41-56 | 43-58 |
| Termální krakování benzínů | 65-70 | 70-75 |
| Katalytické krakovací benzíny | 75-81 | 80-85 |
| Benziny pro katalytické reformování | 77-86 | 83-97 |
| Benzín N-80 ((VOC + OPM) / 2)) | 76 | 84 |
| Benzín AI-92 | 83,5 | 92 |
| Polymerní benzín | 85 | 100 |
| Alkylát | 90 | 92 |
| Alkylbenzen | 100 | 107 |
| ethanol | 100 | 105 |
| methyl- tert-butylether | - | 117 |
Rozdíl mezi RON a MON charakterizuje citlivost paliva na provozní režim motoru.
Oktanová distribuce
Vzhledem k tomu, že k frakcionaci benzínu dochází během provozu motoru plné velikosti za proměnných podmínek, je nutné samostatně vyhodnotit odolnost proti klepání jeho různých frakcí. Oktanové číslo benzínu s přihlédnutím k jeho frakcionaci v motoru se nazývá „rozdělení oktanového čísla“ (ORD). Vzhledem ke složitosti stanovení oktanového čísla na motorech byly vyvinuty metody pro nepřímé hodnocení odolnosti proti klepání pomocí fyzikálních a chemických indikátorů a charakteristik nízkoteplotní oxidační reakce v plynné fázi, která simuluje procesy před zapálením.
Uhlovodíky, které jsou obsaženy v palivech, se výrazně liší odolností proti klepání: nejvyšší oktanové číslo mají aromatické uhlovodíky a parafinické uhlovodíky (alkany) rozvětvené struktury, nejmenší oktanové číslo parafinické uhlovodíky normální struktury. Paliva získaná z ropy vyrobená katalytickým reformováním a krakováním mají vyšší oktanová čísla než paliva získaná přímou destilací.
Pro zvýšení oktanového čísla paliv se používají vysokooktanové komponenty a antidetonační přísady. Mnohé z nich (např. MTBE) se odpařují snadněji než benzín, což má zajímavý vliv na vozy s netěsnými nádržemi na plyn - spotřebovává se palivo a odpařuje se aditivum, oktanové číslo benzínu zbývajícího v nádrži klesá o několik jednotek. To vede k mírnému zvonění při plném výkonu motoru (pokud není vybaven snímačem klepání). Naprostá většina moderních vstřikovací motory mají snímače klepání, které umožňují použití jakéhokoli benzínu s oktanovým číslem 91-98, pro motory s vysokou kompresí může být nutné použít benzín s oktanovým číslem alespoň 95 nebo dokonce 98.
Co je to oktanové číslo a závisí na něm? Tuto otázku položil každý motorista, když plnil své auto na čerpací stanici s myšlenkou, že si vybere plnicí hadici s nějakými podmíněnými čísly nad ní.
Oktanové číslo je ve skutečnosti úroveň klepání, při které se benzín vznítí a exploduje ve spalovací komoře vašeho auta. Pokud se benzín rozsvítí dříve, než je nutné, v době, kdy ještě nejsou zcela zavřené sacích ventilů a válec není uvnitř vrcholový bod pak přirozeně motor, nejen že nemůže pracovat dál plná síla, ale pracujte nesprávně, a co je ještě horší, ve skutečnosti dostaneme detonaci, ale o tom později.
S tak nízkým oktanovým číslem se dostaneme na dlouhodobý provoz spousta problémů s díly motoru - opotřebení ventilů, sedel ventilů, další usazeniny karbonu atd. Kromě toho nesoulad oktanového čísla motoru má za následek stejnou další detonaci, která je často zaměňována s klepáním ventilů.
Oktanové číslo se získá posunutím složek benzínu. Isooktan je látka, která je při zvyšujícím se tlaku téměř nevýbušná a její detonační odolnost byla brána jako 100 jednotek. Zároveň je n-heptan absolutně odolný vůči detonaci se zvyšujícím se tlakem (dá se říci, že je samodetonační), takže jeho detonační odolnost je brána jako 0. Právě směs těchto látek umožňuje upravit oktanové číslo v benzínu. Navíc se přidal benzín trimethylpentan, na kterém oktanové číslo závisí jen málo. Používají se benziny s oktanovým číslem vyšším než 100 jednotek isooktan s přídavkem různých přísad.
Aditiva pro zvýšení oktanového čísla benzínu
Pro zvýšení vyššího oktanového čísla se přidávají aromatické uhlovodíky a parafinické uhlovodíky (alkany) rozvětvené struktury. Právě s použitím těchto složek se oktanové číslo zvyšuje. Ale jak jste si všimli, použité látky se nazývají aromatické (aromatické uhlovodíky) tzn. mluvící jazykem laika, vys oktanový benzín voní silněji než nízkooktanové. To má určité nevýhody, protože vysokooktanový benzín je po přidání aromatických složek těkavější. To při dlouhodobém skladování v otevřené nádobě nebo určité kombinaci nádoby s vnější prostředí vede ke snížení oktanového čísla benzínu. Dá se tedy říci, že vysokooktanový benzín by měl být „čerstvý“.
Dříve v SSSR, aby se zvýšilo oktanové číslo, tetraethyl olovo- toxická směs ve složení s olovem. Bohužel, tetraethyl olovo je nejen jedovaté samo o sobě, ale také rychle deaktivuje katalyzátory a lambda sondy, které se začaly používat při návrhu moderní auta, v důsledku čehož muselo být od této přísady upuštěno. Používaly se také přísady na bázi manganu, ale nyní jsou také zakázány z ekologických důvodů. Kromě toho se někdy používá přísada ke zvýšení oktanového čísla - ferrocen. Tato přísada (ferocen) má ve svém složení železo a vytváří na svíčkách těžko odstranitelný vodivý povlak (odstíny červené), který zhoršuje výkon a v důsledku toho snižuje životnost zapalovacích svíček. Benziny také obsahují další přísady a nečistoty. Aditiva v benzínu plní různé úkoly. Snížit množství škodlivých nečistot v benzínu – síra, voda, vyčistit části motoru popř palivový systém, zvýšit oktanové číslo benzínu (to bylo zmíněno výše). Relativně neškodným antidetonačním aditivem pro motor je methyl-terc-butylether. Nyní je široce používán na Ukrajině, v Rusku a Evropě.
Je docela možné získat benzín s oktanovým číslem vyšším než 110 (což je letecké palivo). Kromě toho známé schéma s kondenzátem směšovacího plynu, protože oktanové číslo zemní plyn obvykle nad 100.
Spalování benzínu při různých oktanových číslech.
Rychlost spalování benzínu, tedy vlastně exploze, závisí na oktanovém čísle. Při vysokých oktanových číslech dochází ke spalování benzínu po dlouhou dobu, hladce.. Zároveň plyny v komoře nevyvíjejí tlak na písty s fenoménem nárazu a nadměrné rezonanční detonace. Motor běží rovnoměrněji, hladce a čistěji. Proto v automobilový průmysl a existuje tendence vyrábět motory moderních automobilů na vysokooktanový benzín.
Stanovení oktanového čísla benzínu
Oktanové číslo můžete přibližně určit pomocí specializovaného zařízení - oktanometrů, udává chybu v oktanových číslech o 5-10 jednotek. Proto, zjednodušeně řečeno, bez laboratorních testů nelze kvalitu benzínu nijak zkontrolovat.
V laboratoři se oktanové číslo určuje dvěma způsoby:
- Motor (MON)
- Výzkum (RON).
V USA je oktanové číslo nahrazeno tzv. oktanovým indexem, což je aritmetický průměr oktanových čísel získaných motorem a metodami výzkumu tohoto paliva. Ale v Japonsku se k označení značek benzinu používá pouze výzkumná metoda. Naše čerpací stanice také přesně deklarují oktanové číslo získané výzkumnou metodou.
Použití benzinu s nesprávným oktanovým číslem motoru.
Použití nízkooktanového benzínu.
Pokud se stalo, že jste do auta natankovali nízkooktanové palivo, tak poslouchejte motor. Pokud motor jede stabilně, ale špatně táhne, není se čeho bát, stačí spálit všechen nízkooktanový benzín a pak natankovat standardní oktanový benzín. Zároveň se snažte vyhnout dynamické jízdě, aby nedošlo k detonaci v motoru.
Ale pokud jsou z motoru slyšet zvonivé zvuky, které jsou často zaměňovány se zvukem ventilů, znamená to směs vybuchne před uzavřením ventilů. Ve skutečnosti se tato tlaková vlna šíří přes blok motoru a do výfukového systému. V tento případ to může způsobit spálení pístů a výfukové ventily, skutečnost negativního dopadu bude k dispozici. "Přirozenou" detonaci lze někdy pozorovat v případech nadměrného zatížení motoru, při stoupání do kopce, při jízdě na overdrive. Dlouhá práce motoru, a to i s „přirozenou“ detonací, je nepřijatelné, protože to může vést k přehřátí motoru a v důsledku toho k poškození těsnění hlavy válců, vyhoření pístů a ventilů.
Použití vysokooktanového benzínu
Není třeba zkoušet používat vysokooktanový benzín pro auta, jejichž motory na to nejsou určeny. Nevýhody takové aplikace jsou také zřejmé, pokud byla konstrukce původně navržena pro nízkooktanový benzín a použili jste vysokooktanový benzín, pak to bude vyžadovat kompletní rekonfiguraci sání a výfukových plynů a případně výměnu některého motoru komponenty. Doba hoření benzínu je v tomto případě delší a ve skutečnosti ji bude potřeba upravit skupina pístů a zanícení tak, že expanze objemu válce - pístu se rovná době hoření, přičemž by byly ventily uzavřeny. Na vyladěném motoru totiž benzin dohoří pozdě a dojde i ke ztrátě výkonu.
Abychom pochopili, co je oktanové číslo, je nutné alespoň trochu rozumět principu činnosti motoru. s vnitřním spalováním. Ve skutečnosti se tento pojem týká chemické odolnosti paliva vůči vznícení. Čím vyšší je tento ukazatel, tím nižší je pravděpodobnost.
Detonace
V jedné z fází své práce, píst jakéhokoli motor auta začne komprimovat směs vzduch-palivo. V důsledku působení vysokého tlaku je pravděpodobné, že dojde k jeho samovolnému vznícení dříve, než se objeví jiskra ze zapalovací svíčky. Tento jev se nazývá detonace a stává se vážným problémem mnoha automobilů. Jeho hlavní hrozbou je poškození ojnic a roztavení vrtání pístů. Oprava těchto poruch je poměrně nákladná. Ať je to jakkoli, takové případy jsou v naší době poměrně vzácné, protože většina výrobců vybavuje pohonné jednotky strojů počítačovými jednotkami schopnými detekovat frekvence, které jsou charakteristické pro detonaci.
Kompresní poměr
Vysoký kompresní poměr umožňuje motoru dodávat víc energie spotřebou méně paliva. v motorech moderní modely stroje, je to 10:1. Pokud se přitom bavíme o jednotkách s přímým vstřikováním, výrazně se zvyšuje. V tomto případě obzvlášť důležitá role přehraje oktanové číslo paliva. Nutno podotknout, že tento ukazatel nijak neovlivňuje spotřebu. Zpravidla většina vysoký stupeň komprese se liší sportovní vozy. V tomto ohledu potřebují především vysokooktanové palivo.
Metody výpočtu ukazatele
Abyste mohli vypočítat, jaké je oktanové číslo konkrétního typu paliva, musíte nejprve vybrat směs referenčních uhlovodíků. Jedná se o isooktan a normální n-heptan. Jejich indikátory jsou 100 a 0. Hodnota je pak určena motorickou nebo výzkumnou metodou, aplikací speciální instalace poskytující proměnný kompresní poměr. Použitím motorová cesta při teplotě je simulováno vysoké zatížení motoru palivová směs dosáhne 150 stupňů. V tomto případě je rychlost otáčení ve stejné hodnotě, což je 900 otáček za minutu. Při použití druhé z těchto metod se palivová směs nezahřívá a rychlost otáčení je 600 otáček za minutu.
Stanovení oktanového čísla
Hodnotu ukazatele můžete přesně vypočítat následovně. To se provádí pomocí zkušební stolice, což je motor s jedním válcem a karburátorem. V tomto případě je úroveň detonace fixována speciálními senzory. Nejprve se motor nastartuje zkušebním palivem a poté se vybere referenční směs. Provozní režim se nemění. Vyjádřen v procento množství isooktanu v referenční směsi, které vznikne a bude vykazovat stabilitu benzinu. Jinými slovy, pokud je směs 75 procent isooktanu, znamená to, že oktanové číslo testovaného paliva je 75 jednotek. Při použití motorické metody se detonační vlastnosti stroje zjišťují při jízdě s ne vysoká rychlost, časté starty a pravidelné zastávky pohonná jednotka. Co se týče výzkumné metody, ta poskytuje možnost detailně prozkoumat proces spalování paliva při jízdě po dálnici ve stejném režimu. Jak ukazuje praxe, ve druhém případě bude hodnota ukazatele vždy o něco větší.
Octane Boost
Čím výraznější je vůně paliva, tím vyšší je jeho oktanové číslo. To je způsobeno skutečností, že parafinické a aromatické uhlovodíky, které mají rozvětvenou strukturu, zvyšují hodnotu ukazatele. V tomto ohledu je zřejmé, proč se doporučuje skladovat benzín v uzavřených nádobách. Použitím speciálních přísad se vlastnosti paliva zlepšují. Je třeba poznamenat, že každý z jejich typů je navržen tak, aby vykonával samostatný úkol. Některé z nich jsou určeny ke zvýšení oktanového čísla, zatímco jiné jsou určeny ke snížení emisí škodlivých prvků do atmosféry. V současné době v naší zemi na čerpacích stanicích můžete vidět takové značky benzínu jako AI-95, AI-92, AI-96, A-76 a A-80. Je třeba poznamenat, že písmeno „I“ v názvu je důkazem, že ukazatel byl stanoven výzkumnou metodou. Přitom číslo v názvu je oktanové číslo.
Plyn
Plyn se stal velmi pohodlným a relativně levným druhem paliva, který je mezi motoristy rok od roku stále oblíbenější. V tomto případě mluvíme o směsi propan-butan. Vyrábí se z ropy a souvisejících koncentrovaných ropných plynů. Aby vždy zůstal v kapalném stavu, je skladován a přepravován pod tlakem 16 atmosfér. Je třeba poznamenat, že ve směsi působí butan jako palivo, zatímco propan poskytuje tlak. Tento typ paliva má ve srovnání s ostatními mnoho významných rozdílů, počínaje chemické složení a končící cenou. Mezi mnoha majiteli automobilů existuje názor, že plyn poškozuje motor a jeho výkon je mnohem horší než benzín. Ve skutečnosti je toto tvrzení mylné. Světlé k tomu důkazem lze nazvat oktanové číslo plynu, které pro směs propan-butan činí 110 jednotek. Jak je uvedeno výše, maximální hodnota tohoto ukazatele pro benzín je 98 jednotek.
oktanové číslo- míra odolnosti benzinu a motorových olejů proti klepání.
Po celém světě se vyrábí a spotřebovává obrovské množství benzínu – jako automobilové palivo. Aby benzín hořel ve válcích automobilu „správně“, musí mít řadu vlastností. Jedním z nejdůležitějších je oktanové číslo. Je to napsáno na všech čerpacích stanicích a od toho se odvíjí kvalita a cena benzínu. Když je venku výfukové potrubí vychází černý kouř a motor točí drsné zvuky, to znamená, že benzín ve válcích místo hoření předepsanou rychlostí 15–60 m/s začne explodovat - detonovat rychlostí 2000–2500 m/s ( cm. VÝBUŠNINY). Detonační vlna se opakovaně odráží od stěn válce, čímž vzniká nepříjemný zvuk, prudce snižuje výkon motoru a urychluje jeho opotřebení.
Příčinou detonace je uvolnění energie se zvýšenou tvorbou hydroperoxidů ROOH v benzínových parách při jejich oxidaci vzdušným kyslíkem ( cm. PEROXIDY). Pokud koncentrace hydroperoxidů překročí určitou mez, dojde k jejich explozivnímu rozkladu. Exploze peroxidů probíhá mechanismem rozvětvených řetězových reakcí ( cm. ŘETĚZOVÉ REAKCE). Existují dva způsoby, jak zvýšit odolnost proti klepání. Prvním je zvýšení podílu rozvětvených a aromatických sloučenin ve složení benzinu. Druhým je zavedení malého množství speciálních přísad do paliva. Obvykle se používají oba způsoby.
Pro stanovení antidetonačních vlastností výsledné směsi byla ve 30. letech navržena speciální stupnice, podle které se porovnává odolnost proti klepání daného benzínu s odolností standardních směsí. Jako standardy byly zvoleny dvě látky: normální heptan a jeden z oktanových izomerů, 2,2,4-trimethylpentan (nazývá se „isooktan“). Směs par heptanu se vzduchem při silném stlačení snadno detonuje, takže kvalita heptanu jako paliva je považována za nulovou. Isooktan, který je rozvětveným uhlovodíkem, je odolný vůči výbuchu a jeho kvalita se považuje za rovnou 100. Oktanové číslo se stanoví následovně. Připravte směs normálního heptanu a isooktanu, která je svými vlastnostmi ekvivalentní zkušebnímu benzinu. Procento isooktanu v této směsi je oktanové číslo benzínu. Existují hořlavé kapaliny s lepším antidetonačním účinkem než isooktan. Přísady takových kapalin umožňují získat benzín s oktanovým číslem vyšším než 100. Pro hodnocení oktanového čísla nad 100 byla vytvořena podmíněná stupnice, ve které se používá isooktan s přídavkem různého množství tetraethylolova Pb(C 2H5)4. Je známo, že tato látka již ve velmi malých koncentracích výrazně zvyšuje oktanové číslo benzínu. S vědomím, jaké množství tetraethylolova musí být přidáno do benzínu, aby se jeho oktanové číslo zvýšilo o jednu jednotku, je snadné připravit standardní směsi z isooktanu s oktanovým číslem 101, 102 atd.
Je určeno oktanové číslo různé způsoby. U automobilových benzinů se používají dvě metody – motorová a výzkumná. V prvním případě je provoz motoru simulován v podmínkách vysokého zatížení (provoz po dálnici vysokou rychlostí), ve druhém případě v městských podmínkách (rychlost je nízká a existují časté zastávky). Písmeno „I“ ve značce benzinu AI-93 jen znamená, že oktanové číslo tohoto benzinu bylo získáno výzkumnou metodou. A pokud je uvedeno, že oktanové číslo benzínu je jednoduše 76, znamená to, že bylo získáno motorovou metodou.
Role uhlovodíkové struktury je jasně patrná z tabulky, která ukazuje oktanová čísla některých čistých chemické sloučeniny získané motorickou metodou:
Je vidět, že větvení řetězce, zavedení dvojné vazby a výskyt aromatického kruhu přispívají ke zvýšení oktanového čísla. Pokud se například v důsledku izomerace normálního hexanu (proces probíhá v přítomnosti katalyzátoru) získá směs rozvětvených izomerů tohoto uhlovodíku:
n-C 6H 14 ® (CH 3) 2 CHCH (CH 3) 2 + (CH 3) 2 CHCH 2 CH 2 CH 3 + CH 3 CH (C 2 H 5) 2, pak bude oktanové číslo směsi okamžitě zvýšit o 20 jednotek.
Benzín získaný z ropy prostou destilací (takový benzín se nazývá přímý benzín) má nízké oktanové číslo - v rozmezí 41-56, takže nyní se takový benzín nepoužívá. Pro zvýšení oktanového čísla se používají modernější metody rafinace ropy (tepelné a katalytické krakování, reformování). Tepelné krakování (z anglického cracking - štěpení) se vyrábí zahřátím oleje na 450-550°C pod tlakem několika atmosfér. Zároveň se molekuly těžkých uhlovodíků, které jsou v ropě hojně zastoupeny, štěpí na kratší, mezi nimiž je mnoho nenasycených. První jednotka na krakování tekutého oleje na světě byla patentována ruskými inženýry V.G. V tepelně krakovaném benzínu se oktanové číslo zvýší na 65–70. Během katalytického krakování se proces provádí v přítomnosti aluminosilikátového katalyzátoru. V katalyticky krakovaném benzínu se oktanové číslo zvyšuje na 75–81. Reformace (z anglického reform - přeměnit, zlepšit) se provádí za přítomnosti katalyzátorů, které podporují aromatizaci nasycených uhlovodíků a zvyšují podíl aromatických uhlovodíků z 10 na 60 %. Dříve se jako katalyzátory používaly oxidy molybdenu a hliníku, nyní se používají katalyzátory obsahující platinu (proto se tento proces nazývá platforming). Benzín pro katalytické reformování má ještě vyšší oktanové číslo 77–86.
Pro zvýšení oktanového čísla se do benzinu přidávají i tzv. vysokooktanové složky. Patří mezi ně aromatické uhlovodíky s krátkým rozvětveným postranním řetězcem, jako je kumen C6H5CH(CH3)2. Další přísadou je tzv. alkylát (alkylbenzen), směs nasycených uhlovodíků isostruktury, získaná alkylací isobutanu s nenasycenými uhlovodíky - alkeny, hlavně butyleny. V důsledku toho se vytvoří směs isooktanů:
CH3CH (CH3)2 + CH3CH \u003d CHCH3®CH3C (CH3)2CH (CH3) CH2CH3 (2,2,3-trimethylpentan); CH 3CH (CH 3) 2 + (CH 3) 2C \u003d CH 2® CH 3C (CH 3) 2CH 2CH (CH 3) 2 (2,2,4-trimethylpentan). Alkylát má oktanové číslo alespoň 90–91,5. Velmi účinné je přidání methyl- tert-butylether CH 3 -O-C (CH 3) 3 - netoxická kapalina s oktanovým číslem 117; až 11 % této látky lze přidat do benzínu bez snížení jeho výkonu. Moderní automobilový benzin je tedy složitá směs uhlovodíků získaná v různých procesech rafinace ropy a speciálních přísad.
Pro zvýšení oktanového čísla benzínu se široce používá i druhá metoda: přidávají se do ní speciální látky - antidetonační činidla. Úplně první z nich bylo relativně levné a velmi účinné tetraethylolovo, bezbarvá toxická kapalina. Na vysoká teplota v molekulách této sloučeniny se snadno štěpí vazby Pb–C za vzniku ethylových radikálů ( cm. VOLNÉ RADIKÁLY):
Pb(C2H5)4 = Pb + 4C2H5. Atomy olova se snadno oxidují kyslíkem na oxidy olova (v závislosti na teplotě vznikají směsi PbO a PbO 2) a oxid účinně ničí hydroperoxidy za vzniku neaktivních sloučenin - aldehydů, alkoholů apod., např.: 2RCH 2 COOH + 2PbO2® 2RCHO + 2PbO +O2. Aby se oxidy olova vznikající při spalování tetraetylolova neusazovaly na vnitřních částech motoru, je do benzínu současně zaváděn speciální „scavenger“ olova (0,3–0,4 %), obvykle ethylbromid C 2 H 5 Br a dibrompropan C3H6Br2. Poté se olovo vyjme s výfukové plyny ve formě bromidu PbBr2. Směs tetraethylolova a ethylbromidu se nazývá ethylová kapalina a benzín s takovou přísadou se nazývá olovnatý (pro odlišení olovnatého benzínu od běžného benzínu je barevný). Přídavek pouhého 0,1 % tetraethylolova může zvýšit oktanové číslo benzínu o 10 jednotek. Do leteckých benzinů se přidává až 0,3 % tetraethylolova. Tato sloučenina je však vysoce toxická: maximální přípustná koncentrace jejích par ve vzduchu je pouze 0,005 mg / m 3 - mnohem méně než u chlóru. Kromě toho toxické sloučeniny olova silně znečišťují oblasti blízko dálnic na Zemi. To vše vedlo v mnoha zemích k úplnému zákazu olovnatého benzínu jako paliva. automobilové palivo nebo k výraznému omezení jeho použití.
Byly vyvinuty další, méně toxické antidetonační látky, například trikarbonyl (232-cyklopentadienyl) mangan Mn (CO) 3 (C 5 H 5), karbonyl (232-cyklopentadienyl) nikl 2 dimer, ferrocen Fe (C 5 H 5) 2. Bohužel tyto antidetonační prostředky jsou příliš drahé a navíc tvoří tvrdé usazeniny na stěnách válců v mnohem větším množství než tetraetylolovo, takže práce v této oblasti pokračují.
Roli zvyšování oktanového čísla lze ilustrovat na příkladu leteckého benzinu za druhé světové války. Tato válka je často nazývána „válkou motorů“. Motory jsou tanky, samohybná děla, letadla. Motory potřebují palivo a nedostatek paliva hrál roli v porážce Německa a jeho spojenců. Méně známé, ale ne méně důležitým faktorem- přítomnost nejkvalitnějšího benzínu v zemích protihitlerovské koalice. Němci a Japonci měli oktanové číslo leteckých benzinů, které nepřesahovalo 87-90, zatímco jejich odpůrci měli minimálně 100. I když se rozdíl může zdát malý, piloti ho plně ocenili: umožnil 30% nárůst výkonu letecký motor při vzletu a stoupání; snížit spotřebu paliva o 20 % a zvýšit dolet o stejnou částku, zvýšit o 25 % užitečné zatížení(a to jsou bomby, granáty, další zbraně), zvýšení o 10% nejvyšší rychlost a 12 % - výška letu. Jak poznamenal britský ministr David Lloyd George, jeho země by v roce 1940 nemohla vyhrát leteckou „Bitvu o Británii“, kdyby britští piloti neměli letecký benzín značky 100.
Masová výroba benzinu „100“ začala ve Spojených státech koncem 30. let 20. století, kdy průmysl přešel na proces katalytické rafinace ropy vyvinutý francouzským inženýrem Eugènem Goudrym. V roce 1930 se přistěhoval do Spojených států a již v červnu 1936 začal fungovat poloprůmyslový závod Goodry s kapacitou 2000 barelů denně (139 litrů ropy a ropných produktů). Úspěšná práce instalace umožnila uvést do provozu plnohodnotný závod s kapacitou 15 tisíc barelů denně za 10 měsíců. I další ropné společnosti začaly ve svých podnicích zavádět zařízení Goodry a v roce 1939, v předvečer druhé světové války, dosáhla jejich celková produktivita 220 tisíc barelů denně. V roce 1940 se Goodrymu podařilo výrazně zlepšit provoz reaktorů nahrazením přírodních jílů účinnějším syntetickým hlinitokřemičitanovým katalyzátorem. Díky tomu měl Goodryho benzín oktanové číslo 82, zatímco dříve nebylo možné získat více než 72. Proto se právě benzín vyrobený v Goodryho závodech stal základem pro získání nového vysoce kvalitního benzínu (s oktanovým číslem v té době neslýchané, dosahující 100 nebo více) ve velkém měřítku.
Již v roce 1934 se představitelé americké armády začali zajímat o benzín s oktanovým číslem 100. Testy ukázaly, že poskytuje značné výhody a jde o strategický produkt. Ale tento benzín byl v té době velmi vzácný. Získával se přidáním tetraethylolova, isooktanu, isopentanu a dalších složek do nejlepších jakostí leteckého benzinu. Goodryho proces snížil na polovinu množství drahých přísad potřebných k výrobě „benzínu-100“. Zásluhy Goodryho ocenila americká vláda: brzy po vstupu USA do války se stal občanem této země. V letech 1941-1942 zařízení fungující na základě Goodryho procesu produkovala 90 % veškerého leteckého benzínu zemí protihitlerovské koalice. Do roku 1944 byla produktivita zařízení zvýšena na maximum - 373 tisíc barelů denně.
Goodry získal mnoho patentů na katalytickou rafinaci ropy. Dosud petrochemičtí specialisté používají termíny „goodryflow“, „udriforming“ atd.; PROTI Anglicko-ruský slovník chemie a rafinace ropy je uvedeno sedm takových termínů.
Ilya Leenson
Kvalita použitého paliva a jeho hlavní vlastnosti přímo ovlivňují, jak dlouho vůz vydrží. Oktanová a cetanová čísla jsou základní charakteristiky kvalita kapalného paliva.
Benzín je směs uhlovodíků, množství jednotlivých složek v této směsi určuje značku benzinu a jeho výkonnostní charakteristiky. Foto: tuning-lada-2109.ru
V obrysu
Oktanové číslo nám ukazuje odolnost paliva proti detonaci (schopnost paliva samovznícení) pro motory.
Číslo ve značce benzínu udává obsah isooktanu v jeho směsi s heptanem. Čím větší je hodnota čísla, tím menší je šance, že palivo může vybuchnout.
Snížení oktanového čísla může narušit hladký chod motoru. Při vysoké hodnotě tlaku je schopen samovznícení. Je slyšet ostrý nepříjemný zvuk, výkon je snížen. Detonace může poškodit vnitřní části motoru a vyžadovat opravu.
Chcete-li zvýšit odolnost proti výbuchu, různé druhy přísady. Tato metoda poměrně často používané na čerpacích stanicích v Rusku. Při tankování takto vylepšeného benzínu na stanici je třeba dávat pozor na svíčky. Pokud se objeví saze, je to známka nesouladu benzínu s technickými specifikacemi.
Hodnotová stupnice a typy oktanového čísla
Při stanovení hodnoty OC se používá stupnice, která umožňuje porovnat zkušební vzorek benzinu a standardní směsi. Foto: evo-rus.com
Standardní norma obsahuje dvě látky: heptan, jehož páry jsou schopné rychlé detonace, a isooktan, který je odolný vůči výbuchu. Pro rozbor benzinu se odebere směs těchto látek, která má vlastnosti zkoumaného benzinu, a vypočítá se množství isooktanu ve směsi. Pokud do benzínu přidáte unikátní hořlavé kapaliny, pak se oktanové číslo (oktanové číslo) může zvýšit na více než 100. V tomto případě slouží jako vodítko podmíněná stupnice, která je založena na směsi tetraethylolova a isooktanu.
Typy oktanových čísel
ROI je průzkumná ROI. K jeho určení se používá jednoválcová instalace, která má proměnlivý stupeň komprese. OCHI ukazuje, jak se chová benzín při nízké zátěži.
OCHM - oktanové číslo motoru. Stanovuje se podobně jako OCHI, ale se zvýšenými otáčkami klikového hřídele. RON je nižší než RON a indikuje chování paliva při vysokém zatížení.
Cetanové číslo motorové nafty
cetanové číslo - hlavní charakteristika pravděpodobnost vznícení a hoření nafta. vysoká cena cetanové číslo zajišťuje úplné vyhoření palivové směsi. Foto: do.nn.ru
V číselném vyjádření je tato charakteristika srovnatelná s objemem cetanu ve speciální směsi, která má dobu zpoždění podobnou jako palivo odebrané pro test.
Cetanová hodnota 40-55 je standardní pro motorovou naftu. Více kvalitní palivo má ukazatel od 51 do 55 jednotek.
Toto palivo prémiové třídy obsahuje frakce, které umožňují rychlé nastartování motoru i v zimě.
Metody zvyšování oktanového čísla
V souladu s GOST 2084-77, třídy A-72 a A-76 podle motorická metoda mají oktanové číslo 72 a 76, a AI-93 a AI-95 podle výzkumné metody mají detonační odolnost 93 a 95. Buďte opatrní při doplňování paliva do auta. Benzín značky AI-76 to nemůže být. Nepoužívá metodu výzkumu.
Zvýšení oktanového čísla je možné několika způsoby:
Bohužel, jak zjistil Rosstandart, na čerpacích stanicích se benzín z benzínu často odpařuje a oktanové číslo je v polovině případů nižší, než se uvádí. To vede k problémům s motorem automobilu. Podle vzhled takové palivo je obtížné odlišit od vysoce kvalitního. Je lepší najít čerpací stanici pro sebe, kvalitu benzínu, na které jste si dobře vědomi.
O výsledcích testů paliva se dozvíte z tohoto videa:
