Oktaninis skaičius
Oktaninio skaičiaus nurodymas Amerikos degalinėje.
Oktaninis skaičius- rodiklis, apibūdinantis degalų atsparumą smūgiams (kuro gebėjimą atsispirti savaiminiam užsidegimui suspaudimo metu) vidaus degimo varikliams. Skaičius lygus izooktano (2,2,4-trimetilpentano) kiekiui (tūrio procentais) mišinyje su n-heptanas , kuriame šio mišinio atsparumas detonacijai yra lygiavertis tirtam kurui standartinėmis sąlygomis bandymai.
Izooktaną sunku oksiduoti net esant dideliam suspaudimo laipsniui, o jo atsparumas smūgiams paprastai laikomas 100 vienetų. degimas variklyje n-heptanas, net ir esant mažiems suspaudimo laipsniams, lydi detonaciją, todėl jo atsparumas smūgiams laikomas 0. Benzams, kurių oktaninis skaičius didesnis nei 100, buvo sukurta sąlyginė skalė, kurioje naudojamas izooktanas, pridedant įvairių kiekių. tetraetilšvino.
Būdingas metalinis skambėjimas detonacijos metu susidaro dėl detonacijos bangos, kuri nuolat atsispindi nuo cilindro sienelių. Detonacija sumažina variklio galią ir pagreitina nusidėvėjimą.
Kuro testas
Atsparumo smūgiams bandymai atliekami viso dydžio automobilio varikliuose arba specialiuose įrenginiuose su vieno cilindro varikliu. Viso dydžio varikliuose atliekant bandymus stende, vadinamasis. faktinis oktaninis skaičius(FOC) ir in kelio sąlygos- kelio oktaninis skaičius (DOCH). Specialiuose įrenginiuose su vieno cilindro varikliu oktaninį skaičių įprasta nustatyti dviem režimais: sunkesniu (variklio metodas) ir mažiau kietu (tyrimo metodas). Tyrimo metodu nustatytas kuro oktaninis skaičius dažniausiai yra šiek tiek didesnis nei variklio metodu nustatytas oktaninis skaičius. Oktaninio skaičiaus nustatymo tikslumas, tiksliau vadinamas atkuriamumu, yra vienas. Tai reiškia, kad benzinas, kurio oktaninis skaičius yra 93, gali rodyti visiškai kitokią vertę, pavyzdžiui, 92 Labai svarbu, kad abi vertės, 93 ir 92, būtų tikslios ir teisingos, tačiau būtų susijusios su tuo pačiu degalų pavyzdžiu.
Oktaninių skaičių tipai: OCHI ir OCMI
Tyrimo oktaninis skaičius (AKYS) yra nustatomas vieno cilindro bloke su kintamu suspaudimo laipsniu, vadinamu UIT-65 arba UIT-85, esant greičiui alkūninis velenas 600 aps./min., įsiurbiamo oro temperatūra 52°C ir uždegimo laikas 13 laipsnių. Tai parodo, kaip benzinas elgiasi mažos ir vidutinės apkrovos režimais.
Variklio oktaninis skaičius (HMI) Taip pat nustatomas vieno cilindro įrenginyje, esant 900 aps./min. alkūninio veleno greičiui, 149 ° C įsiurbimo mišinio temperatūrai ir kintamam uždegimo laikui. MON reikšmės yra mažesnės nei RON. HMI apibūdina benzino elgseną režimais sunkių krovinių. Įtakoja didelį greitį ir trankymą esant daliniam droseliui ir varikliui esant apkrovai, važiuojant įkalnėje ir pan.
Bent jau šeštajame dešimtmetyje jis taip pat buvo naudojamas temperatūros oktaninis skaičius.
Angliavandenilių ir įvairių degalų oktaninis skaičius
| Medžiaga | HMO | AKYS |
|---|---|---|
| Metanas | 110,0 | 107,5 |
| Propanas | 100,0 | 105,7 |
| n-butanas | 91,0 | 93,6 |
| Izobutanas | 99,0 | 101,1 |
| n-pentanas | 61,7 | 61,7 |
| Izopentanas (2-metilbutanas) | 90,3 | 92,3 |
| Izoheksanas (2,2-dimetilbutanas) | 93,4 | 91,8 |
| 2,2,3-trimetilbutanas | 101,0 | 105,0 |
| n- Heptanas | 0 | 0 |
| Izooktanas (2,2,4-trimetilpentanas) | 100 | 100 |
| 1-pentenas | 77,1 | 90,9 |
| 2-metil-1-butenas | 81,9 | 101,3 |
| 2-metil-2-butenas | 84,7 | 97,3 |
| Metilciklopentanas | 80,0 | 91,3 |
| Cikloheksanas | 77,2 | 83,0 |
| Benzenas | 111,6 | 113,0 |
| Toluenas | 102,1 | 115,7 |
| Tiesios eigos benzinai | 41-56 | 43-58 |
| Termiškai krekingo benzinai | 65-70 | 70-75 |
| Katalizinio krekingo benzinai | 75-81 | 80-85 |
| Katalizinio riformingo benzinai | 77-86 | 83-97 |
| Benzinas N-80 ((LOJ + OPM) / 2)) | 76 | 84 |
| AI-92 benzinas | 83,5 | 92 |
| Polimerinis benzinas | 85 | 100 |
| Alkilatas | 90 | 92 |
| Alkilbenzenas | 100 | 107 |
| etanolis | 100 | 105 |
| metilo tret-butilo eteris | - | 117 |
Skirtumas tarp RON ir MON apibūdina degalų jautrumą variklio darbo režimui.
Oktaninio skaičiaus pasiskirstymas
Kadangi benzino frakcionavimas vyksta veikiant viso dydžio varikliui kintamomis sąlygomis, būtina atskirai įvertinti įvairių jo frakcijų atsparumą smūgiams. Benzino oktaninis skaičius, atsižvelgiant į jo frakciją variklyje, vadinamas „oktaninio skaičiaus pasiskirstymu“ (ORD). Dėl variklių oktaninio skaičiaus nustatymo sudėtingumo buvo sukurti metodai, skirti netiesioginiam atsparumo smūgiui įvertinimui pagal fizikinius ir cheminius rodiklius bei žemos temperatūros dujų fazės oksidacijos reakcijos charakteristikas, imituojančios priešuždegiminius procesus.
Degaluose esantys angliavandeniliai labai skiriasi atsparumu detonacijai: didžiausią oktaninį skaičių turi šakotos struktūros aromatiniai angliavandeniliai ir parafininiai angliavandeniliai (alkanai), mažiausią oktaninį skaičių – normalios struktūros parafininiai angliavandeniliai. Naftos kuro, pagaminto katalizinio riformingo ir krekingo būdu, oktaninis skaičius yra didesnis nei tie, kurie gaunami tiesioginio distiliavimo būdu.
Degalų oktaniniam skaičiui padidinti naudojami didelio oktaninio skaičiaus komponentai ir antidetonaciniai priedai. Daugelis jų (pvz., MTBE) išgaruoja lengviau nei benzinas, o tai įdomiai veikia automobilius su nesandariais dujų bakais – sunaudojus degalų ir garuojant priedui, bake likusio benzino oktaninis skaičius sumažėja keliais vienetais. Tai veda prie lengvo skambėjimo, kai variklis veikia visu pajėgumu (nebent yra detonacijos jutiklis). Didžioji dauguma šiuolaikinių įpurškimo varikliai turėti trankymo jutiklius, kad būtų galima naudoti bet kokį benziną, kurio oktaninis skaičius yra 91–98, o didelio suspaudimo varikliams gali prireikti naudoti benziną, kurio oktaninis skaičius yra ne mažesnis kaip 95 ar net 98.
Kas yra oktaninis skaičius ir ar jis nuo jo priklauso? Bet kuris vairuotojas uždavė šį klausimą, pildydamas savo automobilį degalinėje, turėdamas mintį pasirinkti pildymo žarną su kažkokiais sąlyginiais skaičiais virš jos.
Oktaninis skaičius iš tikrųjų yra detonacijos lygis, kuriam esant benzinas užsidega ir sprogsta jūsų automobilio degimo kameroje. Jei benzinas užsidega anksčiau nei būtina, tuo metu, kai jie dar nėra visiškai uždaryti įsiurbimo vožtuvai ir cilindro nėra viršutinis taškas tada natūraliai variklis ne tik negali dirbti pilna jėga, bet dirba neteisingai, o dar blogiau, tiesą sakant, sulauksime detonacijos, bet apie tai vėliau.
Turėdami tokį mažą oktaninį skaičių, gauname ties ilgalaikė eksploatacija krūva problemų su variklio dalimis - vožtuvų, vožtuvų lizdų susidėvėjimas, papildomos anglies nuosėdos ir kt. Be to, variklio oktaninio skaičiaus neatitikimas sukelia tą patį papildomą detonaciją, kuri dažnai painiojama su vožtuvo smūgiu.
Oktaninis skaičius gaunamas keičiant benzino sudedamąsias dalis. Izooktanas yra medžiaga, kuri didėjant slėgiui beveik nesprogi, o jos atsparumas detonacijai buvo paimtas kaip 100 vienetų. Tuo pačiu metu n-heptanas yra absoliučiai atsparus detonacijai didėjant slėgiui (galima sakyti, kad jis savaime detonuoja), todėl jo atsparumas detonacijai laikomas 0. Tai yra šių medžiagų mišinys, leidžiantis reguliuoti oktaninį skaičių benzine. Be to, įpilta benzino trimetilpentanas, nuo kurio oktaninis skaičius mažai priklauso. Yra benzinų, kurių oktaninis skaičius yra didesnis nei 100 vienetų, jie naudoja izooktanas pridedant įvairių priedų.
Priedai, skirti padidinti benzino oktaninį skaičių
Didesniam oktaniniam skaičiui padidinti pridedami šakotos struktūros aromatiniai angliavandeniliai ir parafininiai angliavandeniliai (alkanai). Būtent naudojant šiuos komponentus padidėja oktaninis skaičius. Bet kaip pastebėjote, naudojamos medžiagos vadinamos aromatinėmis (aromatiniais angliavandeniliais) t.y. kalbantis pasauliečių kalba, aukštas oktaninio skaičiaus benzinas kvepia stipriau nei žemas oktaninis skaičius. Tai turi tam tikrų trūkumų, nes didelio oktaninio skaičiaus benzinas, pridėjus aromatinių komponentų, yra lakesnis. Kad ilgai laikant atviroje talpykloje arba tam tikrame konteinerio derinyje su išorinė aplinka dėl to sumažėja benzino oktaninis skaičius. Todėl galima teigti, kad didelio oktaninio skaičiaus benzinas turėtų būti „šviežias“.
Anksčiau SSRS, siekiant padidinti oktaninį skaičių, tetraetilo švinas- toksiškas mišinys kompozicijoje su švinu. Deja, tetraetilšvinas yra ne tik nuodingas pats savaime, bet ir greitai išjungiamas kataliziniai konverteriai ir lambda zondai, kurie buvo pradėti naudoti projektuojant modernių automobilių, dėl to šio priedo teko atsisakyti. Taip pat buvo naudojami mangano pagrindu pagaminti priedai, tačiau dabar jie taip pat yra uždrausti dėl aplinkosaugos priežasčių. Be to, oktaniniam skaičiui padidinti kartais naudojamas priedas - feroceno. Šio priedo (feroceno) sudėtyje yra geležies ir ant žvakių susidaro sunkiai nuimama laidžioji danga (raudonos spalvos atspalviai), kuri pablogina veikimą ir atitinkamai sumažina uždegimo žvakių tarnavimo laiką. Benzinuose taip pat yra kitų priedų ir priemaišų. Benzino priedai atlieka įvairias užduotis. Sumažinkite kenksmingų priemaišų kiekį benzine – sieros, vandens, valykite variklio dalis arba Degalų sistema, padidinkite benzino oktaninį skaičių (tai buvo minėta aukščiau). Santykinai nekenksmingas variklio antidetonacinis priedas yra metilo tret-butilo eteris. Dabar jis plačiai naudojamas Ukrainoje, Rusijoje ir Europoje.
Visiškai įmanoma įsigyti benzino, kurio oktaninis skaičius yra didesnis nei 110 (tai yra aviacinis kuras). Be to, gerai žinoma schema su dujų kondensato maišymu, nes oktaninis skaičius gamtinių dujų paprastai virš 100.
Benzino deginimas esant įvairiems oktaniniams skaičiams.
Benzino degimo greitis, tai yra, iš tikrųjų sprogimas, priklauso nuo oktaninio skaičiaus. Esant dideliam oktaniniam skaičiui, benzinas dega ilgą laiką, sklandžiai .. Tuo pačiu metu, atitinkamai, dujos kameroje nedaro spaudimo stūmokliams su smūgio ir pernelyg didelio rezonansinio detonavimo reiškiniu. Variklis dirba tolygiau, sklandžiau ir aiškiau. Todėl į automobilių pramonė ir pastebima tendencija gaminti šiuolaikinių automobilių variklius, varomus didelio oktaninio skaičiaus benzinu.
Benzino oktaninio skaičiaus nustatymas
Galite apytiksliai nustatyti oktaninį skaičių naudodami specializuotą prietaisą - oktanometrą, jis suteikia oktaninio skaičiaus klaidą 5-10 vienetų. Todėl, paprasčiau tariant, be laboratorinių tyrimų nėra galimybės patikrinti benzino kokybės.
Laboratorijoje oktaninis skaičius nustatomas dviem būdais:
- Variklis (MON)
- Tyrimai (RON).
JAV oktaninis skaičius pakeičiamas vadinamuoju oktaniniu indeksu, kuris yra variklio ir šio kuro tyrimo metodais gautų oktaninių skaičių aritmetinis vidurkis. Tačiau Japonijoje benzino prekių ženklams žymėti naudojamas tik tyrimo metodas. Mūsų degalinės taip pat tiksliai deklaruoja tyrimo metodu gautą oktaninį skaičių.
Netinkamo variklio oktaninio skaičiaus benzino naudojimas.
Mažo oktaninio skaičiaus benzino naudojimas.
Jei taip atsitiko, kad į automobilį pripylėte mažo oktaninio skaičiaus degalų, klausykite variklio. Jei variklis dirba stabiliai, bet traukia prastai, nerimauti nėra ko, tiesiog sudeginkite visą mažo oktaninio skaičiaus benziną ir tada įpilkite įprasto oktaninio skaičiaus benzino. Tuo pačiu metu stenkitės vengti dinamiško važiavimo, kad variklis nedetonuotų.
Bet jei iš variklio girdimi skambėjimo garsai, kurie dažnai painiojami su vožtuvų garsu, tai reiškia, kad mišinys detonuoja prieš vožtuvams užsidarant. Tiesą sakant, ši sprogimo banga sklinda per variklio bloką ir į išmetimo sistemą. IN Ši byla dėl to stūmokliai gali perdegti ir išmetimo vožtuvai, bus žinomas neigiamo poveikio faktas. „Natūralų“ detonaciją kartais galima pastebėti esant per didelei variklio apkrovai, kylant į kalną, važiuojant toliau pervargimas. Ilgas darbas variklis, net ir su „natūraliu“ detonavimu, yra nepriimtinas, nes tai gali sukelti variklio perkaitimą ir dėl to sugadinti cilindro galvutės tarpiklį, perdegti stūmoklius ir vožtuvus.
Didelio oktaninio skaičiaus benzino naudojimas
Nereikia bandyti naudoti didelio oktaninio skaičiaus benzino automobiliams, kurių varikliai tam nėra skirti. Tokios programos trūkumai taip pat yra akivaizdūs, jei konstrukcija iš pradžių buvo skirta mažo oktaninio skaičiaus benzinui, o jūs naudojote didelio oktaninio skaičiaus benziną, tada reikės visiškai perdaryti įsiurbimo ir išmetamųjų dujų konfigūraciją ir galbūt pakeisti kai kuriuos variklius. komponentai. Benzino degimo laikas šiuo atveju yra ilgesnis ir iš tikrųjų jį reikės koreguoti stūmoklių grupė ir uždegimas tokiu būdu, kad cilindro - stūmoklio tūrio išsiplėtimas būtų lygus degimo laikui, kol vožtuvai būtų uždaryti. Tiesą sakant, sureguliuotame variklyje benzinas sudega vėlai, taip pat bus prarasta galia.
Norint suprasti, kas yra oktaninis skaičius, reikia bent šiek tiek suprasti variklio veikimo principą. vidaus degimas. Tiesą sakant, ši sąvoka reiškia cheminį kuro atsparumą užsidegimui. Kuo šis rodiklis didesnis, tuo mažesnė tikimybė.
Detonacija
Viename iš savo darbo etapų stūmoklis bet koks automobilio variklis pradeda spausti oro ir kuro mišinys. Veikiant aukštam slėgiui, tikėtina, kad jis savaime užsidegs prieš pasirodant kibirkštis iš uždegimo žvakės. Šis reiškinys vadinamas detonacija ir tampa rimta daugelio automobilių problema. Pagrindinė jo grėsmė yra švaistiklio pažeidimas ir stūmoklio angų tirpimas. Šių gedimų taisymas yra gana brangus. Kad ir kaip būtų, mūsų laikais tokie atvejai yra gana reti, nes dauguma gamintojų mašinų jėgos agregatus aprūpina kompiuterizuotais blokais, galinčiais aptikti detonacijai būdingus dažnius.
Suspaudimo laipsnis
Didelis suspaudimo laipsnis leidžia varikliui dirbti daugiau galios naudojant mažiau degalų. varikliuose modernūs modeliai mašinos, tai yra 10:1. Tuo pačiu metu, jei kalbame apie tiesioginio įpurškimo įrenginius, jis žymiai padidėja. Šiuo atveju ypač svarbus vaidmuo atkuria kuro oktaninį skaičių. Reikėtų pažymėti, kad šis rodiklis neturi jokios įtakos vartojimui. Kaip taisyklė, dauguma aukštas laipsnis skiriasi suspaudimas sportinių automobilių. Šiuo atžvilgiu jiems labiausiai reikia didelio oktaninio kuro.
Rodiklio apskaičiavimo metodai
Norėdami apskaičiuoti, koks yra tam tikros rūšies kuro oktaninis skaičius, pirmiausia turite pasirinkti etaloninių angliavandenilių mišinį. Tai izooktanas ir normalus n-heptanas. Jų rodikliai yra atitinkamai 100 ir 0. Tada reikšmė nustatoma variklio arba tyrimo metodu, taikant specialus montavimas, užtikrinantis kintamą suspaudimo laipsnį. Naudojant motorinis kelias didelė variklio apkrova imituojama, kai temperatūra kuro mišinys pasiekia 150 laipsnių. Šiuo atveju sukimosi greitis yra tos pačios vertės, ty 900 apsisukimų per minutę. Naudojant antrąjį iš šių būdų, kuro mišinys neįkaista, o sukimosi greitis yra 600 apsisukimų per minutę.
Oktaninio skaičiaus nustatymas
Rodiklio vertę galite tiksliai apskaičiuoti taip. Tai atliekama naudojant bandymų stendą, kuris yra variklis su vienu cilindru ir karbiuratoriumi. Šiuo atveju detonacijos lygis fiksuojamas specialiais jutikliais. Pirmiausia variklis užvedamas bandomaisiais degalais, po to parenkamas etaloninis mišinys. Veikimo režimas nesikeičia. Išreikšta procentais izooktano kiekis etaloniniame mišinyje, kuris atsiras ir parodys benzino stabilumą. Kitaip tariant, jei mišinyje yra 75 procentai izooktano, tai reiškia, kad bandomo kuro oktaninis skaičius yra 75 vnt. Taikant variklio metodą, nustatomi mašinos detonacijos požymiai važiuojant su Nr didelis greitis, dažni paleidimai ir reguliarūs sustojimai energijos vienetas. Kalbant apie tyrimo metodą, tai suteikia galimybę detaliai išnagrinėti kuro degimo procesą važiuojant greitkeliu tuo pačiu režimu. Kaip rodo praktika, antruoju atveju rodiklio reikšmė visada bus šiek tiek didesnė.
Oktaninio skaičiaus padidinimas
Kuo ryškesnis degalų kvapas, tuo didesnis jo oktaninis skaičius. Taip yra dėl to, kad parafininiai ir aromatiniai angliavandeniliai, turintys šakotą struktūrą, padidina rodiklio vertę. Šiuo atžvilgiu tampa aišku, kodėl rekomenduojama benziną laikyti uždarose talpyklose. Naudojant specialius priedus, gerinamos degalų savybės. Reikėtų pažymėti, kad kiekvienas jų tipas yra skirtas atlikti atskirą užduotį. Vieni jų skirti oktaniniam skaičiui didinti, kiti – kenksmingų elementų išmetimui į atmosferą sumažinti. Šiuo metu mūsų šalyje degalinėse galite pamatyti tokių markių benziną kaip AI-95, AI-92, AI-96, A-76 ir A-80. Pažymėtina, kad raidė „I“ pavadinime yra įrodymas, kad rodiklis buvo nustatytas tyrimo metodu. Tuo pačiu metu pavadinime esantis skaičius yra oktaninis skaičius.
Dujos
Dujos tapo itin patogia ir palyginti pigia kuro rūšimi, kuri kasmet vis labiau populiarėja tarp vairuotojų. Šiuo atveju kalbame apie propano-butano mišinį. Jis gaminamas iš naftos ir susijusių koncentruotų naftos dujų. Kad jis visada išliktų skystas, jis laikomas ir gabenamas esant 16 atmosferų slėgiui. Reikėtų pažymėti, kad mišinyje butanas veikia kaip kuras, o propanas suteikia slėgį. Šis kuras, palyginti su kitais, turi daug reikšmingų skirtumų, pradedant nuo cheminė sudėtis ir baigiant sąnaudomis. Daugelio automobilių savininkų yra nuomonė, kad dujos kenkia varikliui, o jo veikimas yra daug prastesnis nei benzino. Tiesą sakant, šis teiginys yra klaidingas. Šviesus tamįrodymas gali būti vadinamas dujų oktaniniu skaičiumi, kuris propano-butano mišinyje yra 110 vienetų. Kaip minėta aukščiau, didžiausia šio rodiklio vertė benzinui yra 98 vienetai.
OKTANO SKAIČIUS- benzino ir variklinių alyvų atsparumo smūgiui matas.
Visame pasaulyje gaminamas ir suvartojamas didžiulis kiekis benzino – kaip automobilių kuras. Kad benzinas „teisingai“ degtų automobilio cilindruose, jis turi turėti nemažai savybių. Vienas iš svarbiausių yra oktaninis skaičius. Būtent ant visų degalinių parašyta, nuo to priklauso benzino kokybė ir kaina. Išėjus išmetimo vamzdis išeina juodi dūmai ir variklis gamina aštrūs garsai, tai reiškia, kad benzinas cilindruose, užuot degęs nustatytu 15–60 m/s greičiu, pradeda sprogti – detonuoti 2000–2500 m/s greičiu ( cm. SPROGMENYS). Detonacijos banga pakartotinai atsispindi nuo cilindro sienelių, sukuriant nemalonus garsas, smarkiai sumažindamas variklio galią ir pagreitindamas jo susidėvėjimą.
Detonacijos priežastis yra energijos išsiskyrimas, kai benzino garuose susidaro padidėjęs ROOH hidroperoksidas, oksiduojantis atmosferos deguonimi ( cm. PEROKSIDAI). Jei hidroperoksidų koncentracija viršija tam tikrą ribą, įvyks jų sprogus skilimas. Peroksidų sprogimas vyksta šakotų grandininių reakcijų mechanizmu ( cm. GRANDINĖS REAKCIJOS). Yra du būdai, kaip padidinti atsparumą smūgiams. Pirmasis yra padidinti šakotųjų ir aromatinių junginių dalį benzino sudėtyje. Antrasis – į degalus įterpti nedidelį kiekį specialių priedų. Paprastai naudojami abu būdai.
Norint nustatyti gauto mišinio antidetonacines savybes, praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje buvo pasiūlyta speciali skalė, pagal kurią tam tikro benzino atsparumas detonacijai lyginamas su standartinių mišinių atsparumu. Standartais buvo pasirinktos dvi medžiagos: normalus heptanas ir vienas iš oktaninių izomerų – 2,2,4-trimetilpentanas (jis vadinamas izooktanu). Heptano garų ir oro mišinys stipriai suspaudžiamas lengvai detonuoja, todėl heptano, kaip kuro, kokybė laikoma nuline. Izooktanas, būdamas šakotasis angliavandenilis, yra atsparus detonacijai, o jo kokybė laikoma lygi 100. Oktaninis skaičius nustatomas taip. Paruoškite normalaus heptano ir izooktano mišinį, kuris savo savybėmis prilygsta bandomajam benzinui. Izooktano procentinė dalis šiame mišinyje yra benzino oktaninis skaičius. Yra degių skysčių, pasižyminčių geresnėmis antidetonacinėmis savybėmis nei izooktanas. Tokių skysčių priedai leidžia gauti benziną, kurio oktaninis skaičius didesnis nei 100. Didesniam kaip 100 oktaniniam skaičiui įvertinti buvo sukurta sąlyginė skalė, kurioje naudojamas izooktanas, pridedant įvairių tetraetilšvino Pb(C) kiekių. 2 H 5) 4 . Yra žinoma, kad ši medžiaga jau labai mažomis koncentracijomis žymiai padidina benzino oktaninį skaičių. Žinant, kiek tetraetilšvino reikia įpilti į benziną, kad jo oktaninis skaičius padidėtų vienu vienetu, nesunku paruošti standartinius mišinius iš izooktano, kurio oktaninis skaičius yra 101, 102 ir kt.
Nustatomas oktaninis skaičius Skirtingi keliai. Varikliniam benzinui naudojami du metodai – variklis ir tyrimas. Pirmuoju atveju variklio veikimas imituojamas esant didelėms apkrovoms (eismas greitkeliu dideliu greičiu), antruoju atveju – miesto sąlygomis (greitis mažas ir yra dažni sustojimai). Raidė „I“ benzino AI-93 markėje tiesiog reiškia, kad šio benzino oktaninis skaičius buvo gautas tyrimo metodu. Ir jei nurodoma, kad benzino oktaninis skaičius yra tiesiog 76, tai reiškia, kad jis buvo gautas variklio metodu.
Angliavandenilių struktūros vaidmuo aiškiai matomas iš lentelės, kurioje rodomi kai kurių grynų medžiagų oktaniniai skaičiai. cheminiai junginiai gautas variklio metodu:
Galima pastebėti, kad grandinės išsišakojimas, dvigubos jungties įvedimas ir aromatinio žiedo atsiradimas prisideda prie oktaninio skaičiaus padidėjimo. Pavyzdžiui, jei dėl normalaus heksano izomerizavimo (procesas vyksta dalyvaujant katalizatoriui) gaunamas šakotųjų šio angliavandenilio izomerų mišinys:
n-C 6 H 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, tada mišinio oktaninis oktaninis skaičius bus nedelsiant padidinti 20 vienetų.
Benzinas, gautas iš naftos paprasto distiliavimo būdu (toks benzinas vadinamas tiesioginio distiliavimo benzinu), turi mažą oktaninį skaičių – 41-56 diapazone, todėl dabar toks benzinas nenaudojamas. Oktaniniam skaičiui padidinti naudojami modernesni naftos perdirbimo būdai (terminis ir katalizinis krekingas, riformingas). Terminis krekingas (iš anglų kalbos krekingas - skilimas) gaunamas kaitinant alyvą iki 450-550 ° C, esant kelių atmosferų slėgiui. Tuo pačiu metu sunkiųjų angliavandenilių molekulės, kurių gausu žalioje naftoje, suskaidomos į trumpesnes, tarp kurių yra daug nesočiųjų. Pirmąjį pasaulyje skystos alyvos krekingo įrenginį užpatentavo Rusijos inžinieriai V.G. Termiškai krekingo benzino oktaninis skaičius pakyla iki 65–70. Katalizinio krekingo metu procesas vykdomas dalyvaujant aliumosilikato katalizatoriui. Katalizinio krekingo benzine oktaninis skaičius padidėja iki 75–81. Reformavimas (iš angliškos reformos – transformuoti, pagerinti) atliekamas esant katalizatoriams, kurie skatina sočiųjų angliavandenilių aromatizaciją ir padidina aromatinių angliavandenilių dalį nuo 10 iki 60%. Anksčiau kaip katalizatoriai buvo naudojami molibdeno ir aliuminio oksidai, dabar naudojami platinos turintys katalizatoriai (todėl šis procesas vadinamas platformingu). Katalizinio riformingo benzino oktaninis skaičius yra dar didesnis – 77–86.
Siekiant padidinti oktaninį skaičių, į benziną taip pat įvedami vadinamieji didelio oktaninio skaičiaus komponentai. Tai apima aromatinius angliavandenilius su trumpa šakota šonine grandine, pavyzdžiui, kumenas C 6 H 5 CH(CH 3) 2 . Kitas priedas yra vadinamasis alkilatas (alkilbenzenas), izostruktūros sočiųjų angliavandenilių mišinys, gaunamas alkilinant izobutaną nesočiaisiais angliavandeniliais – alkenais, daugiausia butilenais. Dėl to susidaro izooktanų mišinys:
CH 3 CH (CH 3) 2 + CH 3 CH \u003d CHCH 3 ® CH 3 C (CH 3) 2 CH (CH 3) CH 2 CH 3 (2,2,3-trimetilpentanas); CH 3 CH (CH 3) 2 + (CH 3) 2 C \u003d CH 2 ® CH 3 C (CH 3) 2 CH 2 CH (CH 3) 2 (2,2,4-trimetilpentanas). Alkilato oktaninis skaičius yra ne mažesnis kaip 90–91,5. Labai efektyvu pridėti metilo tret-butilo eteris CH 3 -O-C (CH 3) 3 - netoksiškas skystis, kurio oktaninis skaičius yra 117; iki 11 % šios medžiagos galima įpilti į benziną, nesumažinant jo veikimo. Taigi šiuolaikinis variklinis benzinas yra sudėtingas angliavandenilių, gaunamų įvairiuose naftos perdirbimo procesuose, ir specialių priedų mišinys.
Benzino oktaniniam skaičiui padidinti plačiai taikomas ir antrasis būdas: į jį dedama specialių medžiagų – antidetonacinių medžiagų. Pats pirmasis iš jų buvo palyginti nebrangus ir labai efektyvus tetraetilšvinas – bespalvis toksiškas skystis. At aukštos temperatūrosšio junginio molekulėse Pb-C ryšiai lengvai nutrūksta, susidaro etilo radikalai ( cm. LAISVIEJI RADIKALAI):
Pb(C2H5)4 = Pb + 4C2H5. Švino atomai deguonies lengvai oksiduojami iki švino oksidų (priklausomai nuo temperatūros susidaro PbO ir PbO 2 mišiniai), o dioksidas efektyviai naikina hidroperoksidus, susidarant neaktyviems junginiams – aldehidams, alkoholiams ir kt., pvz.: 2RCH. 2 COOH + 2PbO 2 ® 2RCHO + 2PbO +O2. Kad tetraetilšvino degimo metu susidarę švino oksidai nenusėstų ant vidinių variklio dalių, į benziną vienu metu įpilamas specialus švino „valytojas“ (0,3–0,4%), dažniausiai etilo bromidas C 2 H 5 Br. ir dibrompropanas C3H6Br2. Tada švinas išimamas su išmetamosios dujos PbBr 2 bromido pavidalu. Tetraetilšvino ir etilbromido mišinys vadinamas etilo skysčiu, o benzinas su tokiu priedu – švininiu (norint atskirti švino turintį benziną nuo įprasto, jis yra spalvotas). Pridėjus vos 0,1 % tetraetilo švino, benzino oktaninis skaičius gali padidėti 10 vienetų. Į aviacinius benzinus dedama iki 0,3 % tetraetilšvino. Tačiau šis junginys yra labai toksiškas: didžiausia leistina jo garų koncentracija ore yra tik 0,005 mg / m 3 - daug mažesnė nei chloro. Be to, toksiški švino junginiai labai užteršia netoli greitkelių esančias žemės sritis. Dėl viso to daugelyje šalių buvo visiškai uždrausta naudoti benziną su švinu kaip kurą. automobilių degalai arba labai apriboti jo naudojimą.
Buvo sukurtos kitos, mažiau toksiškos antidetonacinės medžiagos, pavyzdžiui, trikarbonilo (232-ciklopentadienilo) mangano Mn (CO) 3 (C 5 H 5), karbonilo (232-ciklopentadienilo) nikelio 2 dimero, feroceno Fe (C 5 H 5) 2. Deja, šios antidetonacinės medžiagos yra per brangios, be to, ant cilindro sienelių susidaro daug kietų nuosėdų nei tetraetilšvinas, todėl darbas šioje srityje tęsiamas.
Oktaninio skaičiaus didinimo vaidmenį galima iliustruoti aviacinio benzino pavyzdžiu Antrojo pasaulinio karo metais. Šis karas dažnai vadinamas „variklių karu“. Varikliai yra tankai, savaeigiai pabūklai, lėktuvai. Varikliams reikia degalų, o degalų trūkumas turėjo įtakos Vokietijos ir jos sąjungininkų pralaimėjimui. Mažiau žinomas, bet ne mažiau svarbus veiksnys- geriausios kokybės benzino buvimas antihitlerinės koalicijos šalyse. Vokiečių ir japonų aviacinių benzinų oktaninis skaičius neviršijo 87-90, o jų oponentai – mažiausiai 100. Nors skirtumas gali pasirodyti nedidelis, pilotai tai puikiai įvertino: tai leido 30% padidinti galią. lėktuvo variklis kilimo ir pakilimo metu; sumažinti degalų sąnaudas 20% ir tiek pat padidinti skrydžio atstumą, padidinti 25% naudingoji apkrova(ir tai yra bombos, sviediniai, papildomi ginklai), padidinti 10 proc. Maksimalus greitis ir 12% – skrydžio aukštis. Kaip pažymėjo Didžiosios Britanijos ministras Davidas Lloydas George'as, jo šalis nebūtų galėjusi laimėti 1940 m. oro „mūšio dėl Britanijos“, jei britų pilotai nebūtų turėję 100 markės aviacinio benzino.
Masinė „100“ benzino gamyba prasidėjo Jungtinėse Amerikos Valstijose XX amžiaus trečiojo dešimtmečio pabaigoje, kai pramonė perėjo prie katalizinio alyvos perdirbimo proceso, kurį sukūrė prancūzų inžinierius Eugène'as Goudry. 1930 metais imigravo į JAV, o jau 1936 metų birželį pradėjo veikti Goodry pusiau pramoninė gamykla, kurios našumas siekė 2000 barelių per dieną (amerikietiška žalios naftos ir naftos produktų statinė – 139 litrai). Sėkmingas darbasįrengimas leido per 10 mėnesių pradėti eksploatuoti pilno masto gamyklą, kurios našumas sieks 15 tūkstančių barelių per dieną. Kitos naftos kompanijos taip pat pradėjo diegti Goodry įrenginius savo įmonėse, o 1939 m., Antrojo pasaulinio karo išvakarėse, bendras jų našumas pasiekė 220 tūkst. barelių per dieną. 1940 metais Goodry pavyko žymiai pagerinti reaktorių darbą, natūralius molius pakeitus efektyvesniu sintetiniu aliumosilikato katalizatoriumi. Dėl to Goodry benzino oktaninis skaičius buvo 82, o anksčiau nebuvo įmanoma gauti daugiau nei 72. Todėl būtent Goodry gamyklose pagamintas benzinas tapo pagrindu gauti naują aukštos kokybės benziną (su oktaniniu skaičiumi). tuo metu negirdėtas, siekęs 100 ir daugiau) dideliu mastu.
Dar 1934 metais JAV armijos pareigūnai susidomėjo benzinu, kurio oktaninis skaičius yra 100. Bandymai parodė, kad jis suteikia didelių pranašumų ir yra strateginis produktas. Tačiau šio benzino tuo metu buvo labai mažai. Jis buvo gautas pridedant tetraetilšvino, izooktano, izopentano ir kitų komponentų į geriausių rūšių aviacinį benziną. Goodry procesas perpus sumažino brangių priedų kiekį, reikalingą „benzinui-100“ gaminti. Goodry nuopelnus įvertino Amerikos vyriausybė: netrukus po to, kai JAV įstojo į karą, jis tapo šios šalies piliečiu. 1941–1942 metais Goodry proceso pagrindu veikiančios instaliacijos pagamino 90% viso antihitlerinės koalicijos šalių aviacinio benzino. Iki 1944 m. įrenginių našumas buvo padidintas iki maksimumo - 373 tūkst. barelių per dieną.
Goodry gavo daug patentų dėl katalizinės alyvos rafinavimo. Iki šiol naftos chemijos specialistai vartoja terminus „goodryflow“, „udriforming“ ir kt.; V Anglų-rusų chemijos ir naftos perdirbimo žodynas pateikti septyni tokie terminai.
Ilja Leensonas
Naudojamų degalų kokybė ir pagrindinės jo savybės tiesiogiai įtakoja automobilio tarnavimo laiką. Oktaniniai ir cetaniniai skaičiai yra pagrindinės savybės skysto kuro kokybė.
Benzinas yra angliavandenilių mišinys, nuo kiekvieno komponento kiekio šiame mišinyje priklauso benzino markė ir jo veikimo charakteristikos. Nuotrauka: tuning-lada-2109.ru
Konspekte
Oktaninis skaičius parodo mums kuro atsparumą detonacijai (kuro gebėjimą užsidegti) varikliams.
Skaičius benzino markėje rodo izooktano kiekį mišinyje su heptanu. Kuo didesnė skaičiaus reikšmė, tuo mažesnė tikimybė, kad kuras gali detonuoti.
Sumažėjęs oktaninis skaičius gali sutrikdyti sklandų variklio darbą. Esant aukštam slėgiui, jis gali savaime užsidegti. Pasigirsta aštrus nemalonus garsas, sumažėja galia. Detonacija gali pažeisti vidines variklio dalis ir reikalauti remonto.
Norėdami padidinti atsparumą detonacijai, Skirtingos rūšys priedų. Šis metodas gana dažnai naudojamas degalinėse Rusijoje. Pildami degalus stotyje tokiu būdu patobulintu benzinu, reikia atkreipti dėmesį į žvakes. Jei atsirado suodžių, tai yra benzino neatitikimo techninėms specifikacijoms ženklas.
Vertės skalė ir oktaninio skaičiaus rūšys
Nustatant OC vertę, naudojama skalė, leidžianti palyginti bandomąjį benzino ir standartinio mišinio mėginį. Nuotrauka: evo-rus.com
Standartiniame standarte yra dvi medžiagos: heptanas, kurio garai gali greitai detonuoti, ir izooktanas, kuris yra atsparus detonacijai. Benzino analizei imamas šių medžiagų mišinys, turintis tiriamo benzino charakteristikas, ir apskaičiuojamas izooktano kiekis mišinyje. Jei į benziną įpilsite unikalių degiųjų skysčių, oktaninis skaičius (oktaninis skaičius) gali padidėti iki daugiau nei 100. Šiuo atveju orientyras yra sąlyginė skalė, kurios pagrindas yra tetraetilšvino ir izooktano mišinys.
Oktaninių skaičių tipai
ROI yra tiriamoji IG. Norėdami jį nustatyti, naudojamas vieno cilindro įrenginys, kuris turi kintamo laipsnio suspaudimas. OCHI parodo, kaip benzinas elgiasi esant mažoms apkrovoms.
OCHM – variklio oktaninis skaičius. Jis nustatomas panašiai kaip OCHI, tik padidinus alkūninio veleno greitį. RON yra mažesnis nei RON ir rodo degalų elgesį esant didelėms apkrovoms.
Cetaninis dyzelinio kuro skaičius
cetaninis skaičius - pagrindinė savybė užsidegimo ir užsidegimo tikimybė dyzelinis kuras. Aukšta vertė cetaninis skaičius užtikrina visišką kuro mišinio perdegimą. Nuotrauka: do.nn.ru
Skaitmenine išraiška ši charakteristika yra palyginama su cetano tūriu specialiame mišinyje, kurio uždelsimo laikotarpis yra panašus į bandymui paimtų degalų trukmę.
Cetaninis skaičius 40–55 yra dyzelinio kuro standartas. Daugiau kokybiškas kuras turi rodiklį nuo 51 iki 55 vnt.
Šiuose aukščiausios klasės degaluose yra frakcijų, kurios leidžia greitai užvesti variklį net ir žiemą.
Oktaninio skaičiaus didinimo būdai
Pagal GOST 2084-77, A-72 ir A-76 klases pagal motorinis metodas oktaninis skaičius yra atitinkamai 72 ir 76, o AI-93 ir AI-95, pagal tyrimo metodą, atsparumas detonacijai yra 93 ir 95. Būkite atsargūs pildami degalus į automobilį. Benzino prekės ženklas AI-76 Tai negali būti. Joje nenaudojamas tyrimo metodas.
Padidinti oktaninį skaičių galima keliais būdais:
Deja, kaip išsiaiškino Rosstandart, degalinėse benzinas iš benzino dažnai išgaruoja ir puse atvejų oktaninis skaičius yra mažesnis nei nurodyta. Dėl to kyla problemų su automobilio varikliu. Autorius išvaizda tokį kurą sunku atskirti nuo kokybiško. Geriau susiraskite sau degalinę, kurios benzino kokybę gerai žinote.
Iš šio vaizdo įrašo sužinosite apie degalų bandymų rezultatus:
