Для чого потрібне октанове число. Октанове число бензину – що це таке? Що ж таке октанове число

ОКТАНОВЕ ЧИСЛО- Міра детонаційної стійкості бензину і моторних масел.

У всьому світі виробляється та споживається величезна кількість бензину – як автомобільне паливо. Щоб бензин згоряв у циліндрах автомобіля «правильно», він повинен мати низку властивостей. Одне з найважливіших – октанове число. Саме воно написане на всіх бензозаправках, і від нього залежить якість та ціна бензину. Коли з вихлопної трубивалить чорний дим, а двигун видає різкі звуки, це означає, що бензин у циліндрах замість згоряння з належною швидкістю 15–60 м/с починає вибухати – детонувати зі швидкістю 2000–2500 м/с ( см. ВИБУХОВІ РЕЧОВИНИ). Детонаційна хвиля багаторазово відбивається від стінок циліндра, створюючи неприємний звук, різко знижуючи потужність двигуна та прискорюючи його знос.

Причина детонації – виділення енергії при підвищеному утворенні гідропероксидів ROOH у парах бензину при їх окисненні киснем повітря ( см. ПЕРОКСИДИ). Якщо концентрація гідропероксидів перевищить певну межу, станеться їх вибуховий розпад. Вибух пероксидів протікає за механізмом розгалужено-ланцюгових реакцій ( см. Ланцюгові реакції). Для підвищення детонаційної стійкості є два шляхи. Перший – підвищити у складі бензину частку розгалужених та ароматичних сполук. Другий - ввести в паливо невелику кількість спеціальних добавок. Зазвичай використовують обидва шляхи.

Щоб визначити антидетонаційні властивості отриманої суміші, у 1930-х було запропоновано спеціальну шкалу, відповідно до якої стійкість даного бензину до детонації порівнюється зі стійкістю стандартних сумішей. Як стандарти було обрано дві речовини: гептан нормальної будови та один із ізомерів октану – 2,2,4,-триметилпентан (його називають «ізооктаном»). Суміш парів гептану з повітрям при сильному стисканні легко детонує, тому якість гептану як палива вважається нульовою. Ізооктан, будучи розгалуженим вуглеводнем, стійкий до детонації, і його якість приймають 100. Октанове число визначають так. Готують суміш із нормального гептану та ізооктану, яка за своїми характеристиками еквівалентна випробуваному бензину. Відсотковий вміст ізооктану в цій суміші є октанове число бензину. Існують горючі рідини з вищими антидетонаційними характеристиками, ніж ізооктан. Добавки таких рідин дозволяють отримати бензин з октановим числом більше 100. Для оцінки октанового числа вище 100 створена умовна шкала, в якій використовують ізооктан з додаванням різних кількостей тетраетилсвинцю Pb(C 2 H 5) 4 . Відомо, що ця речовина вже дуже малих концентраціях значно підвищує октанове число бензину. Знаючи, скільки тетраетилсвинцю треба додати в бензин, щоб підвищити його октанове число на одну одиницю, нескладно приготувати з ізооктан стандартні суміші з октановим числом 101, 102 і т.д.

Октанове число визначають різними способами. Для автомобільних бензинів застосовують два методи – моторний та дослідницький. У першому випадку моделюють роботу двигуна в умовах великих навантажень(Рух по шосе з високою швидкістю), у другому - в міських умовах (швидкість руху невелика і відбуваються часті зупинки). Літера «І» в марці бензину АІ-93 таки означає, що октанове число цього бензину отримано дослідницьким методом. А якщо зазначено, що октанове число бензину дорівнює просто 76, це означає, що воно отримано моторним методом.

Роль будови вуглеводню наочно видно з таблиці, де наведені октанові числа деяких чистих хімічних сполукотримані моторним методом:

Видно, що підвищенню октанового числа сприяють розгалуження ланцюга, введення подвійного зв'язку та поява ароматичного кільця. Наприклад, якщо в результаті ізомеризації нормального гексану (процес йде в присутності каталізатора) отримати суміш розгалужених ізомерів цього вуглеводню:

н-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 то октанове октанове число суміші підвищиться відразу на 20 одиниць.

Бензин, який отримується з нафти простою перегонкою (такий бензин називається прямогонним), має низьке октанове число – в межах 41–56, тому зараз такий бензин не використовується. Для підвищення октанового числа використовують сучасніші методи переробки нафти (термічний і каталітичний крекінг, риформінг). Термічний крекінг (від англійського cracking – розщеплення) виробляють нагріванням нафти до 450–550 о С під тиском у кілька атмосфер. При цьому молекули важких вуглеводнів, яких багато в сирій нафті, розщеплюються до коротших, серед яких багато ненасичених. Першу у світі установку з крекінгу рідкої нафти запатентували російські інженери В.Г.Шухов і С.Гаврилов (модель цієї установки, зроблена по справжньому кресленню патенту, отриманого Шуховим в 1891, знаходиться в Політехнічному музеї в Москві). У бензину термічного крекінгу октанове число підвищується до 65-70. У ході каталітичного крекінгу процес ведуть у присутності алюмосилікатного каталізатора. У бензину каталітичного крекінгу октанове число підвищується до 75-81. Риформінг (від англійського reform – перетворювати, покращувати) проводять у присутності каталізаторів, що сприяють ароматизації насичених вуглеводнів та підвищують частку ароматичних вуглеводнів з 10 до 60%. Раніше як каталізатори застосовували оксиди молібдену та алюмінію, зараз використовують каталізатори, що містять платину (тому такий процес називають платформінгом). У бензину, що отримується шляхом каталітичного риформінгу, октанове число ще вище і дорівнює 77-86.

Для підвищення октанового числа бензин вводять також так звані високооктанові компоненти. До них відносяться ароматичні вуглеводні з коротким розгалуженим бічним ланцюгом, наприклад, кумол С 6 Н 5 СН(СН 3) 2 . Інша добавка – так званий алкілат (алкілбензин), суміш насичених вуглеводнів изостроения, одержувана алкілуванням ізобутану ненасиченими вуглеводнями – алкенами, переважно бутиленами. В результаті утворюється суміш ізооктанів:

СН 3 СН(СН 3) 2 + СН 3 СН=СНСН 3 ® СН 3 С(СН 3) 2 СН(СН 3)СН 2 СН 3 (2,2,3-триметилпентан); СН 3 СН(СН 3) 2 + (СН 3) 2 С=СН 2 ® СН 3 С(СН 3) 2 СН 2 СН(СН 3) 2 (2,2,4-триметилпентан). Алкілат має октанове число не менше 90-91,5. Дуже ефективно введення в бензин добавки метил- трет-бутилового ефіру СН 3 -О-С(СН 3) 3 - нетоксичної рідини з октановим числом 117; в бензин можна додавати до 11% цієї речовини без зниження її експлуатаційних характеристик. Таким чином, сучасний автомобільний бензин – це складна суміш вуглеводнів, отриманих у різних процесах переробки нафти та спеціальних добавок.

Щоб підвищити октанове число бензину, широко використовують і другий метод: додають до нього спеціальні речовини – антидетонатори. Найпершим був порівняно недорогий і дуже ефективний тетраэтилсвинец – безбарвна токсична рідина. При високій температуріу молекулах цієї сполуки легко рвуться зв'язки Pb–C, з утворенням етильних радикалів ( см. ВІЛЬНІ РАДИКАЛИ):

Pb(C 2 H 5) 4 = Pb + 4C 2 H 5 . Атоми свинцю легко окислюються киснем до оксидів свинцю (залежно від температури утворюються суміші PbO та PbO 2), а діоксид ефективно руйнує гідропероксиди з утворенням малоактивних сполук – альдегідів, спиртів та ін., наприклад: 2RCH 2 COOH + 2PbO 2 ® 2RC + O 2 . Щоб оксиди свинцю, що утворилися при згорянні тетраетилсвинцю, не відкладалися на внутрішніх деталях двигуна, в бензин одночасно вводять спеціальний «виносник» свинцю (0,3–0,4%), зазвичай це етилбромід C 2 H 5 Br і дибромпропан C 3 H 6 Br 2 . Тоді свинець виноситься разом із вихлопними газамиу вигляді броміду PbBr 2 . Суміш тетраетилсвинцю з етилбромідом називається етилової рідиною, а бензин з такою добавкою називається етилованим (щоб відрізнити етилований бензин від звичайного, його фарбують). Добавка лише 0,1% тетраетилсвинцю може підвищити октанове число бензину на 10 одиниць. В авіаційні бензини додають до 0,3% тетраетилсвинцю. Однак це з'єднання високотоксичне: гранично допустима концентрація його пари в повітрі дорівнює всього 0,005 мг/м 3 набагато менше, ніж у хлору. Крім того, отруйні з'єднання свинцю сильно забруднюють пришосейні ділянки землі. Все це призвело в багатьох країнах до повної заборони етилованого бензину як автомобільного паливаабо до значного обмеження застосування.

Були розроблені й інші, менш токсичні антидетонатори, наприклад, трикарбоніл(232-циклопентадієніл)марганець Mn(CO) 3 (C 5 H 5), димер карбоніл(232-циклопентадієніл)нікелю 2 , фероцен Fe(C 5 H 5) 2 . На жаль, ці антидетонатори занадто дорогі, а також утворюють твердий нагар на стінках циліндрів у значно більших кількостях, ніж тетраетилсвинець, так що робота в цій галузі триває.

Роль збільшення октанового числа можна проілюструвати з прикладу авіаційного бензину під час Другої світової війни. Цю війну часто називають "війною моторів". Двигуни – це танки, самохідні гармати, літаки. Для моторів необхідне паливо, і певну роль у поразці Німеччини та її союзників зіграла нестача палива. Менш відомий, але не менш важливий фактор – наявність у країн антигітлерівської коаліції найкращого за якістю бензину. У німців та японців октанове число авіаційних бензинів не перевищувало 87–90, тоді як у їхніх противників воно було не менше 100. Хоча різниця може здатися невеликою, льотчики оцінили її повною мірою: вона дозволила на 30% збільшити потужність авіаційного двигунапри зльоті та наборі висоти; на 20% знизити витрату палива та на стільки ж збільшити дальність польоту, на 25% збільшити корисне навантаження(а це бомби, снаряди, додаткове озброєння), на 10% збільшити максимальну швидкістьта на 12% – висоту польоту. Як зазначив британський міністр Девід Ллойд Джордж, його країна не змогла б виграти в 1940 повітряну «битву за Британію», якби англійські льотчики не мали авіаційного бензину марки «100».

Масове виробництво "100-го" бензину почалося в США наприкінці 1930-х, коли промисловість перейшла на каталітичний процес переробки нафти, розроблений французьким інженером Еженом Гудрі. Він іммігрував до США у 1930, а вже у червні 1936 почала працювати напівпромислова установка Гудрі продуктивністю 2000 барелів на добу (американський барель для сирої нафти та нафтопродуктів дорівнює 139 л). Успішна роботаустановки дозволила вже за 10 місяців ввести в дію повномасштабний завод потужністю 15 тис. барелів на добу. Інші нафтові компанії також почали впроваджувати на своїх підприємствах установки Гудрі, і в 1939 році, напередодні світової війни, їх сумарна продуктивність досягла 220 тис. барелів на добу. У 1940 році Гудрі вдалося істотно поліпшити роботу реакторів, замінивши природні глини на більш продуктивний синтетичний алюмосилікатний каталізатор. В результаті «бензин Гудрі» мав октанове число 82, тоді як раніше не вдавалося отримати більше 72. Тому саме бензин, що отримується на установках Гудрі, став основою для отримання нового високоякісного бензину (з нечуваним на той час октановим числом, що досягає 100 і більше) у широких масштабах.

Армійські чини США ще 1934 року зацікавилися бензином з октановим числом 100. Випробування показали, що він дає значні переваги і є стратегічним продуктом. Але цей бензин був на той час дуже дефіцитним. Його отримували, додаючи тетраетилсвинець, ізооктан, ізопентан та інші компоненти до кращих сортів авіаційного бензину. Процес Гудрі дозволив вдвічі знизити кількість дорогих добавок, необхідних отримання «бензину-100». Заслуги Гудрі оцінили американським урядом: невдовзі після вступу США у війну він став громадянином цієї країни. У 1941–1942 установках, що працюють на основі процесу Гудрі, давали 90% усього авіаційного бензину країн антигітлерівської коаліції. До 1944 року продуктивність установок була доведена до максимуму – 373 тис. барелів на добу.

Гудрі отримав багато патентів на каталітичну переробку нафти. Досі у фахівців-нафтохімиків у ході терміни «гудрифлоу», «удріформінг» та ін; в Англо-російському словнику з хімії та переробки нафтинаведено сім подібних термінів.

Ілля Леєнсон

Більшість автовласників неясно уявляють, що таке октанове число. Як правило, їх знання обмежуються розумінням того, що чим вищий цей показник, тим . На жаль, але таке трактування далека від істини. А оскільки водіїв-початківців навчають дуже багатьом речам, але ОЧ до навчального курсу не включається, частка інформації на цю тему нікому не завадить.

Призначення октанового числа бензину та способи його зміни.

Під цим незрозумілим терміном розуміють ступінь стійкості палива у рідкому вигляді до детонації. Іншими словами, який поріг займання бензину під впливом тиску, тобто при стисканні. Як зразок береться суміш двох вуглеводнів: ізооктану і н-гептану. Однак методи визначення ОЧ можуть різнитися, тому існує класифікація цього показника в залежності від способу визначення:

• ОЧІ - дослідницьке ОЧ;
• ОЧМ - моторне ОЧ.

Оскільки інструментальні механізми цих методів не збігаються, існує різниця між значеннями ОЧІ та ОЧМ, яка називається чутливістю рідкого пального. Обидва методи є лабораторними. А якщо йдеться про реальний показник, що отримується на робочому силовому агрегаті, говорять про фактичне октанове число. Воно визначається за допомогою спеціального стенду на працюючому двигуні. Але найбільш наближеним до дійсності показником вважається дорожнє ОЧ, яке вимірюється на транспортному засобі, що рухається.

Ізооктан – речовина, яка відноситься до практично незаймистих під дією сили стиснення, тому суміш, що складається тільки з нього, має максимально можливе ОЧ, що дорівнює 100. Навпаки, суміш, що складається тільки з н-гептану, має нульове октанове число. При цьому згоряння н-гептану в результаті впливу мінімального тиску супроводжується характерними стуками в ЦПГ, які називаються детонаційними. Саме вони і виникають, якщо використовувати пальне з непридатним для цього силового агрегатуоктановим числом. Металевий дзвін формується внаслідок поширення звукових хвиль, що з'являються в результаті занадто швидкого згоряння ТВС. Багаторазово відбиваючись від поверхні поршнів/циліндрів, вони стають добре чутними та розпізнаваними досвідченими водіями. Таким чином, октанове число показує, як швидко відбувається в циліндрах двигуна.

Вплив ОЧ на характеристики силового агрегату

Залежність між швидкістю згоряння бензину та ОС має лінійний вигляд. Чим нижче октанове число, тим менше часу потрібно для займання ТВС, що безпосередньо впливає на витрату пального – якщо воно згоряє швидше, ніж належить, то і надходить у камеру згоряння воно зі збільшеною на відповідне значення швидкістю. Але це не означає, що, просто збільшуючи ОЧ, ми можемо економити: якщо згоряння відбувається повільніше, ніж слід, це теж погано, оскільки ККД мотора зменшується, що призводить до втрати ємності двигуна і погіршення динамічних характеристик. Заливаючи в двигун, що працює на 95-му бензині, пальне з ОЧ, що дорівнює 92, ви отримаєте . Якщо ситуація буде протилежною (замість робочого 92-го заливаємо 95-й), витрата залишиться незмінною, а потужність двигуна знизиться. Тож використовувати невідповідний бензин можна, але небажано. Робити це рекомендується лише за форс-мажорних обставин, але не на регулярній основі.

Як визначити октанове число бензину

ОЧМ, згідно з ГОСТом 511/82, вимірюють із застосуванням спеціальної установкиУІТ65М, що складається з наступних компонентів:

• приладу, що вимірює детонацію;
• одноциліндрового мотора, що характеризується динамічним ступенем стиснення та ступенем детонації;
• приладів, призначених регулювання ймовірності виникнення детонаційних процесів.

Сам алгоритм вимірів полягає в наступному:

• у двигун заливають випробуване паливо і, маніпулюючи ступенем стиснення, домагаються появи детонаційних явищ конкретної величини;
• складають еталонну суміш, що характеризується такою самою величиною детонації, і за співвідношенням н-гептану до ізооктану визначають ОЧ вихідного палива.

ГОСТом 8226/82 описується процедура вимірювання ОЧ методом дослідження. В цьому випадку режим роботи мотора характеризується меншими навантаженнями, внаслідок чого ОЧІ завжди виходить за номіналом дещо більшим ОЧМ. Якщо виникає необхідність самостійного виміру октанового числа, це можна зробити за допомогою приладів, що є у вільному продажу. Як приклад можна навести октанометр, в якому використовується метод вимірювань, заснований на діелетріческой проникності рідкого палива (ця величина змінюється пропорційно до октанового числа).

Особливість методу полягає у складанні калібрувальної шкали, що дозволяє визначити ОЧ з прийнятною точністю. Для побудови такої шкали знадобиться кілька н-гептану і бензину з точно встановленим октановим числом. Аналогічна процедура може бути використана і для визначення цетанового числадля дизпалива. Можливість застосування даного методу заснована на тому факті, що в даний час бензин виготовляється без використання методу прямої перегонки, а за допомогою технології кампаудингу або змішування компонентів. Однак визначення октанового числа бензину цим методом має й недоліки:

• до виконання досліджень необхідно мати вже ідентифіковане паливо;
• вплив зовнішніх факторів може сильно спотворити результати вимірів;
• метод неприйнятний для вимірювань бензинів різних видів та вироблених різними способами;
• кожен прилад має калібруватися з використанням еталонних пристроїв;
• вимірювання повинні проводитися при ретельному дотриманні температурного режиму, наведеного у специфікації пристрою.

Усі прилади, що вимірюють ОЧ, використовують аналогічний принцип вимірювань, і тому їх переваги та недоліки загалом ідентичні. Зазначимо, що октанове число може бути більше 100 за рахунок включення в бензин певних добавок, проте жоден з таких приладів не може працювати з такими рідинами.

Одним із найдоступніших октанометрів є вітчизняна розробкаОКТІС, яку можна придбати орієнтовно за 3500 рублів. Точніший і надійніший німецький прилад Digatron, однак і коштує він у кілька разів вище, близько 600 євро. Тим не менш, саме він вважається найбільш затребуваним на російському ринку. Для його роботи необхідно еталонне паливо, яке порівнюється з досліджуваним, і на підставі цього робляться висновки про октанове число останнього. Недолік даного октанометра, як і інших аналогів, полягає в тому, що для кожного бензину, що вимірюється від різних виробниківзнадобиться відповідний еталонний зразок, оскільки в цьому випадку калібрувальна залежність між ОЧ і діелектричною проникністю відрізнятиметься. Крім того, кожен вимір має супроводжуватися виконанням калібрувальних процедур, що також впливає на точність вимірювань та надійність отриманих результатів.

Досить дорогим, але ефективним приладом вітчизняного виробництва є октанометр ОКТАН-ІМ (45-50 тисяч рублів). Серед його особливостей – наявність вбудованої пам'яті, що дозволяє зберігати до 10 калібрування. Точність пристрою не викликає нарікань.

Прилад ПЕ-7300 М входить до цієї ж цінову категорію, А його "фішкою" є фірмове програмне забезпечення, що дозволяє сполучатися з комп'ютером/ноутбуком. Октанометр вміє враховувати температурний фактор, що збільшує точність вимірів (діелектрична проникність має слабко виражену залежність від температури навколишнього середовища).

Приблизно аналогічний функціонал закладено у прилад SHATOX SX-100M вартістю близько 1800 доларів. Він оснащений температурним датчиком і тому вимірює цей показник більш точно, ніж ПЕ-7300, який робить це програмним способом. Незалежно від того, чи виміряєте октанове число 92 або 95 бензину, за наявності еталонного зразка палива результати повинні збігатися з необхідною точністю, але в межах однієї партії бензину. Інші поставки, навіть від того ж виробника, можуть вимагати додаткового калібрування приладу.

Ступінь стиску та ОЧ

Усі можливі різновиди бензинів характеризуються цілком конкретним показником ступеня стиснення, що регламентується ГОСТом. Ознайомитись з відповідністю октанового числа ступеня стиснення можна з наступної таблиці:

Назва бензину	ОЧ		ГОСТ	Ступінь стиснення
	ОЧІ	ОЧМ
А72		72	208477	7.00
А76		76	208477	7.50
АІ80	80	76	5110597	8.00
АІ91	91	82.5	ФС 5110597	9.00
АІ92	92	83	ТУ 38001168/97	9.20
АІ93	93	85	208477	9.30
АІ95	95	85	ФС 5110597	9.50
АІ96	96	85	ТУ 38001168/97	9.60
АІ98	98	87	ФС 5110597	10.00

Наразі у мережі вітчизняних АЗС бензин марок 76/80 вже не зустрінеш. Однак техніка, розрахована саме на ці сорти бензину, все ще є і, як ми зазначали вище, працювати на бензині з вищим октановим числом вона не може. Отже, потреба в низькооктанових бензинах зберігається на досить стабільному, хоч і відносно невисокому рівні. Вихід із ситуації є – штучне зменшення октанового числа бензину до необхідних показників. У домашніх умовах зробити це також можна, але досить приблизно. Якщо у вас, наприклад, є мотоблок, випущений більше 10 років тому, вам потрібно буде знизити октанове число з 95 на 80.

Найпростіший спосіб - просто відкрити. При взаємодії з повітрям щодня ОЧ знижуватиметься приблизно на 0.5 одиниць, так що процедура займе близько місяця. Очевидні мінуси методу – тривалість. Другим, більш уживаним методом, можна назвати розведення бензину гасом. І хоча саме він вважається найпоширенішим щодо автомобілів, що працюють на низькооктанових бензинах, його основна вада полягає в складності підбору необхідної пропорції, тобто точність методу дуже низька. Втім, те саме можна сказати і про перший метод, так що в будь-якому випадку знадобиться вимір ОЧ з використанням октанометра.

Як підвищити октанове число бензину

Зустрічаються і протилежні ситуації, коли на заправці є лише 92-й бензин, а потрібно 95/98. У цьому випадку можна спробувати самостійно підняти октанове число бензину, навіщо до палива додають спеціальну речовину, узагальнено іменовану антидетонатором. Розглянемо всі основні добавки, що використовуються як антидетонатор. Звичайний етиловий (метиловий) спирт може підняти ОЧ на необхідну величину. Додавши на 10 літрів 92 бензину літр спирту, можна отримати паливо з ОЧ, рівним 95. Така суміш, до речі, характеризуватиметься менш токсичним складом вихлопу, проте даний спосібмає й мінуси. Одним з них вважається збільшення тиску парів ТВС, що призводить до збільшення ймовірності утворення пробок у паливної магістралісистеми живлення автомобіля. Другий недолік спиртової суміші - збільшення гігроскопічності, що виключає можливість зберігання палива скільки-небудь довго у відкритому вигляді через можливість накопичення в бензині критичної маси води.

Тетраетилсвинець має фізичними характеристиками, що роблять його одним із найефективніших антидетонаторів. Це і висока в'язкість, і дуже велика температура закипання (близько двох тисяч градусів). Вперше був використаний як присадка, що підвищує ОЧ, майже сторіччя тому – 1921 року. Дозволяє збільшити ОЧ на 15-17 одиниць. Саме ця речовина найчастіше використовується для збільшення октанового числа бензину своїми руками. На жаль, і тетраетилсвинець має недоліки, що обмежують його застосування. Це – утворення оксиду свинцю при згорянні розведеного палива. Ця речовина утворює осад, що осідає на внутрішніх поверхнях поршнів, клапанів та інших вузлів ЦПГ.

Щоб мінімізувати утворення такого нагару, до тетраетилсвинцю додають спеціальні речовини (дирометан, брометил, дибромпропан), які пов'язують продукти згоряння свинцю, сприяючи їх виведенню назовні через випускний тракт.

Найкращі ціни та умови на купівлю нових авто

Кредит 6,5% / Розстрочка / Trade-in / 98% ухвал / Подарунки в салоні

Мас Моторс

Почнемо з азів

Октанове число - важливий показникякості бензину, що характеризує його антидетонаційну стійкість. Детонація - це мимовільне, що не залежить від іскри на свічці запалювання, займання робочої суміші в циліндрі під впливом температури та тиску, що супроводжується ненормально швидким її згорянням. Незначна і коротка за часом детонація, що виникає, як правило, при різкому збільшенні навантаження, особливої ​​загрози не становить, хоч і проявляється неприємними для слуху стуками і характерним цоканням, яке автомобілісти зі стажем називають дзвоном пальців.

Під великим навантаженням детонація може бути сильнішою та руйнівною. Стуки, що виникають при цьому, можуть бути «замасковані» загальним шумом двигуна. Тривала детонація є надзвичайно небезпечною. Вона здатна за лічені години (а то й хвилини) зруйнувати двигун.

У гонитві за додатковою потужністю моторобудівники протягом усього минулого століття йшли найпростішим шляхом - підвищували ступінь стиснення (тобто співвідношення об'ємів циліндра при знаходженні поршня в нижній та верхній) мертвих точках). Більше високий тискстиснутої робочої суміші провокувало детонацію. Був потрібний бензин з дедалі більшим октановим числом. Якщо у тридцяті роки минулого століття найбільшим досягненням вважали бензин із октановим числом 76, то тепер не дивує і 100.

Октанове число палива визначається на спеціальному одноциліндровому двигуні шляхом порівняння із сумішшю ізооктану (ізомеру октану 2, 2, 4-триметилпептану) та η-гептану. Октанове число бензину, що дорівнює, наприклад, 92, означає, що його детонаційна стійкість відповідає стійкості суміші з 92 частин ізооктану і 8 - η-гептану. Хоча обидві речовини зазвичай входять до складу бензину, октанове число не означає, що бензин складається тільки з них. Це набагато складніший «коктейль», точний рецепт якого найчастіше не знають навіть самі його виробники. Коли американець Рассел Маркер з корпорації Ethyl розробляв у 1926 році методику визначення октанового числа, він вибрав η-гептан як нульовий зразок лише з однієї причини: конкретний ізомер вуглеводневої сполуки високої чистоти з нафти не отримати, а η-гептан можна зробити з соснової смол .

Якщо з октановим числом все зрозуміло, почнемо все заплутувати. Октанові числа (а їх як мінімум два) – не єдині одиниці виміру антидетонаційної стійкості. Навіть на тому самому моторному стенді за допомогою двох різних методик визначаються два показники.

Дослідницький метод ASTM дає нам, відповідно, октанове дослідне число або, правильніше, октанове число за дослідним методом (ІОЧ). Пам'ятаєте букву «і» у маркуванні наших старих бензинів?

У ході випробування одноциліндровий двигун із примусово змінним ступенемстискування працює в контрольованих умовах з мінімальним навантаженням.

Для визначення октанового числа за моторним методом (МОЧ), що подається в той же двигун робоча сумішпопередньо підігрівається, обороти коленвала збільшуються, змінюються регулювання моменту випередження запалення. Таким чином, бензин піддається більш жорсткому та близькому до реальної експлуатації випробуванню. Зазвичай ІОЧ палива на 8–10 одиниць більше за його МОЧ. Це співвідношення варто запам'ятати, воно може стати в нагоді для практичних розрахунків.

Загального, стандартного способу позначення детонаційної стійкості бензину у світі немає. У Європі та Австралії використовують дослідницький метод. У нас у країні донедавна ходили обидва, про що свідчила згадана літера «і» (або її відсутність -
свідоцтво використання моторного методу). У Новій Зеландії, сусідці Австралії, більше оперують МОЧ. Навіть дослідження проводили зниження його мінімуму з 82 до 81 одиниці. А от Північна Америкайде своїм шляхом. Там використовують зовсім інші назви, на щастя, що позначають той самий параметр. У ході тут антидетонаційний коефіцієнт AKI - Anti-Knock Index, дорожнє октанове число RdON - Road Octane Number (не плутати з RON - Research ON - 0Ч за дослідним методом), насосне октанове число PON - Pump Octane Number або просто (R+M) /2. Останнє позначення пояснює суть усіх попередніх. У США та Канаді вказується середнє арифметичне окатнових чисел, отриманих за двома різними методиками, тобто
AKI=ІОЧ+МОЧ/2. AKI на 4–5 одиниць менше, ніж ІОЧ
(RON). Ці цифри теж можуть стати в нагоді.

Маленька екскурсія

Якщо все вищезгадане вам зрозуміло, доведеться ускладнити ситуацію. Найчастіше продавці палива замість октанового числа вказують сорт бензину. При цьому в різних країнахза тими самими словами ховаються різні цифри. Понад те, одноманітності немає навіть у окремих штатах, які утворюють США.

Почнемо від рідної грубки. У нас бензин А-92 вже подається як Regular, А-95 як Premium та А-98 – як Super. Ще не зник А-76, замаскований під А-80, але швидка заборона залишила «старичка» без назви. Дані щодо деяких інших країн наведені у зведеній таблиці. Одразу її прокоментуємо.

Гірські штати США нічим не відрізняються від інших гірських районів світу. Висота над рівнем моря тут більша, повітря розріджене. Як не намагайся, без наддуву тиск у циліндрі як на початку такту стиснення, так і в його кінці буде нижчим, ніж на рівнині. Отже, і бензин тут може мати знижену стійкість до детонації. Пам'ятайте про це, збираючись надовго спуститися з гір. Трохи знижені вимоги до ОЧ у Каліфорнії пояснюються просто: треба підштовхнути жителів найбагатшого штату до купівлі «сотого». Ferrari та Porsche скажуть «дякую». І нафтотрейдери теж. У низці країн Європи 95-й уже давно вважається «стандартним» чи «регулярним». Гірше не роблять.

Натомість у деяких країнах третього світу з Regular та Standard можливі ускладнення: вони можуть бути схожі на наш А-76 (80). Наведені тут відомості, крім пізнавального, мають і прикладне значення. Знаючи країну походження купленої іномарки, її власник зможе визначити, яким бензином треба частувати свою сталеву конячку. Адже абсолютна більшість машин, окрім спортивних, представницьких та тюнінгових, як правило, задовольняється сортом Regular/Standard без вказівки у мануалі реального октанового числа. Корисні ці цифри і сервісменам, які допомагають визначити, яким шляхом усувати, наприклад, «тупість» машини. Просто перейти на бензин з великим О4 або міняти дорогий блок керування двигуном. До речі, спеціально для механіків, зазначимо, що сильною детонацією (і від сильної детонації) більше страждають карбюраторні двигуни. На впорскування зазвичай є датчик детонації у вигляді мініатюрного п'єзоелектричного мікрофона, за сигналом якого електронні мізкироблять запалення пізнішим, знижуючи детонацію. Двигун страждає менше, більше страждає власник машини. Через погіршення динаміки та зростання витрат на паливо.

Повернемося до теми

Як уся ця плутанина пов'язана з машиною нашого колеги? Його Mitsubishi прибув до нас з Штатів. Звертаємось до таблиці. І як «японка», і як «американка» машина має радіти нашому 92-му. І перехід на 95-й ні динаміки, ні економічності їй не додасть.

Найімовірніше, наш колега несвідомо видавав бажане за дійсне. Йому варто встановити бортовий комп'ютер або хоча б заправлятися під пробку на одній і тій же колонці тиждень-другий, регулярно записуючи дані витрати та пробігу. Потім повторити виміри іншому сорті палива. Щоправда, з урахуванням міських пробок, результат все одно вийде дуже приблизним.

Якщо економія таки підтвердиться, можливо кілька варіантів її виникнення.

Перший і найпростіший. Певна частина машин через підсумовування допусків та інших технологічних причин має характеристики, що відрізняються від паспортних. І це треба сприйняти як даність.

Друге, менш оптимістичне. За роки експлуатації в камері згоряння нагромадився нагар та інші відкладення, її обсяг зменшився, а ступінь стиснення, відповідно, зросла. Що і «пристосувало» двигун під бензин із вищим октановим числом. Лікується регулярним додаванням протинагарних присадок у бензин плюс тривалою їздою на високої швидкості. Альтернативою присадці могло б стати використання "чистить" бензину Shell V-Power, але за відсутність зайвого клопоту доведеться розплачуватися. Якщо хімія не допоможе, то залишається механіка. Втім, без вагомих причин двигун краще не розбирати. Якщо "хімія" допоможе, швидше за все, двигун доведеться підрегулювати.

Третє, найскладніше. Глючить система керування двигуном, запалення, система рециркуляції газів, що відпрацювали. Заміна блоку управління – справа нескладна, але дуже дорога. Варто проконсультуватися у гарного діагностаякщо такого вдасться знайти. Як і фахівця з каталітичних нейтралізаторів.

Ще трохи теорії

Численні дослідження у різних країнах світу підтверджують, що перехід на бензин з більш високим октановим числом за постійного ступеня стиснення не дає жодних переваг, а лише підвищує витрати на пальне. Теплотворна здатність, отже, і запасена енергія в різних сортів палива приблизно однакова. Високооктановий бензин виділяє стільки ж енергії, як і стандартний, але горить повільніше. В результаті паливо, що не встигло згоріти, може бути викинуте в глушник (смерть каталізатору) і далі в атмосферу (смерть живому).

Більш того, як стверджує сайт Gas Bank USA, виробники автомобілів (BMW, Porsche, Mercedes-Benz та ін.) навіть рекомендуючи високооктановий бензин, допускають застосування стандартного без загрози для двигуна, але з деяким погіршенням параметрів автомобіля.

Про те, як це погіршення, можна судити за даними, опублікованими Hyundai Motor. На бензині Premium 4,6-літровий двигун V8 седана Genesisвидає максимальну потужність 375 л. з., але в стандартному (AKI-87) - 386, т. е. менш як 2% менше.

В американському посібнику з експлуатації Smart Fortwoнаведено те ж попередження, що і для автомобілів Mercedes: «Для забезпечення довгої надійної роботиі високі характеристики двигуна слід використовувати бензин сорту Premium Unleaded». А в нижньому рядку: «Бензин Regular не завдасть шкоди вашому автомобілю».

Ми не закликаємо переходити на низькооктановий бензин. Але якщо ваш автомобіль під нього і «заточений», чи є сенс платити зайві гроші? При однаковому хімічному складі, що дорівнює енергоємності і не залежить від октанового числа використання/невикористання присадок єдина відмінність між сортами бензину - розмір прибутку, одержуваного продавцем палива.

Корисні формули

Визначаючи, який бензин потрібний вашій машині, корисно знати, що:
AKI = RON + MON/2;
RON - MON ≈ 8-10;
RON - AKI ≈ 4-5;
AKI 87usa = RON 92eu;
AKI 90 ≈ RON 95;
де:
AKI – Anti-Knock Index – антидетонаційний коефіцієнт (США);
RON - Research Octane Number - октанове число за методом дослідження (ІОЧ);
MON – Motor Oil Number – октанове число за моторним методом (МОЧ).

В результаті фракційної перегонки нафти під впливом різних температур виходять різні види палива (у тому числі і бензин), мастильні матеріали, і навіть продукти для нафтохімічного синтезу. Це, безперечно, знають усі, хто бував на уроках хімії у школі. Однак, під'їжджаючи до автозаправки, ви напевно не раз звертали увагу на загадкові цифри, що підрозділяють бензин різні види. У чому ж їхня реальна відмінність?

Ці цифри в маркуваннях бензину позначають його октанове число. Це основний критерій, яким класифікуються різні види бензину. Термін "октанове число" характеризує властивість палива вільно згоряти в двигуні з урахуванням різноманітних умов. Чим вище це число, тим бензин стійкіший до самозаймання при стисканні. Однак отримати при виробництві високооктановий бензин дещо складніше, крім того, він має бути досить чистим.

Визначення антидетонаційних властивостей бензину

Кожен двигун створюється для роботи на паливі з певним октановим числом. У Росії більшість автовласників використовує Аи92. Такі види бензину, як Аі95 та Аі98, як правило, дозволяють собі власники авто «преміум» класу. Дизельне паливоі Аі80 мають ще менший попит.

Визначення стійкості бензину до детонації провадиться за допомогою стандартних сумішей. Справа в тому, що бензин еквівалентний суміші ізооктану та гептану. Відповідно, якщо октанове число бензину дорівнюватиме 92, він буде самозайматися як склад з 92% ізооктану і 8% гептану.

Підвищення октанового числа бензину

При виробництві різних видівбензину використовується метод змішування компонентів палива. Інакше цей процес називається "компаундування". В результаті всіх необхідних процесівповинні вийти продукти, що повністю відповідають державним стандартам і мають точне октанове значення.

Первинна фракційна перегонканафти видає бензин з октановим показником у межах 70. Якість бензину підвищується не тільки із застосуванням компаундування, а й завдяки використанню спеціальних добавок-антидетонаторів. Раніше з метою покращення детонаційних властивостей палива використовувався тетраетилсвинець. При всьому тому, що для людини ця речовина є сильною отрутою. В даний час як високооктанові добавки застосовуються фероцен або метилтретбутиловий ефір, які не мають такої величезної токсичності.

Щоб зрозуміти, чи підходить автомобілю та чи інша марка палива, автолюбителі дивляться на його октанове число (ОЧ). Але далеко не всі розуміють, що таке октанове число, на що воно впливає і чому важливо заправляти машину саме тим паливом, на яке вона розрахована.

Під час роботи автомобільного двигунасуміш повітря та парів бензину стискається до певної величини поршнями циліндрів, після чого підпалюється електричною іскрою. Енергія згоряння бензинової пари, власне кажучи, є тією силою, яка обертає колеса машини.

Однак якщо стиснути паливно-повітряну сумішзанадто сильно, вона може спалахнути мимовільно, не чекаючи іскрового запалення. Цей процес називається детонацією та призводить до підвищеному зносута поломки двигуна. У сучасних автомобіляхз цим намагаються боротися за допомогою спеціальних датчиків, які фіксують детонацію і подають сигнал на бортовий комп'ютер, який коригує паливний цикл, або, якщо небезпеку детонації усунути неможливо, просто блокує роботу мотора.

Але, сучасних технологійнедостатньо, для коректної роботидвигуна обов'язково потрібне пальне. Показник стійкості бензину до самозаймання при стиску називають октановим числом палива. Чим вище октанове число, тим вищий тиск може витримати бензин під час стиснення в камері двигуна.

Чим небезпечна детонація

Як було сказано вище, в процесі роботи автомобільного двигуна суміш бензину і повітря стискається поршнем, займається електричною іскрою і згоряє, виділяючи енергію, яка прямує на обертання коліс. Чим більше вдається стиснути повітряно-бензинову суміш, тим вищою буде ефективність двигуна. Але збільшення сили стиснення призводить до мимовільної детонації бензину.

Детонація призводить до деформування поршнів та шатунів. Елементи двигуна, стикаючись між собою, видають звуки, що брязкають, і через нетривалий час приходять в повну непридатність. Якщо двигун деякий час працює на низькооктановому паливі, то через детонацію:

• прогорають клапани;
• плавляться та деформуються поршні;
• згинаються шатуни;
• перегрівається двигун.

Все це неминуче призводить до швидкої поломки. Руйнування елементів двигуна можуть виявитися настільки серйозними, що потрібно повна замінасилового агрегату.

Як підвищують октанове число бензину

У другій половині ХХ століття найбільш популярним способом підвищення октанового числа бензину було додавання до його складу тетраетилсвинцю. Ця речовина ефективно знижує здатність палива до детонації. Промисловим способом виготовити тетраетилсвинець нескладно, причому його вартість практично не впливає на кінцеву ціну палива.

В даний час тетраетілсвинець заборонено до виробництва практично у всіх країнах світу. Замість нього як присадки, що підвищують октанове число, використовуються вуглеводні ароматичної та парафінової групи. На жаль, багато цих речовин надзвичайно легко випаровуються, тому при тривалому зберіганні октанове число палива падає. Якщо ви заллєте у звичайну каністру 95-й бензин і залишите в гаражі на кілька тижнів, за цей час він мимоволі перетвориться на 92-й чи навіть 80-й. Тому тримати запас бензину для сучасного автоне має сенсу.

Як знижують октанове число

Досі в нашій країні використовується велика кількістьтехніки, розрахованої використання низькооктанових бензинів – 80-го і навіть 76-го. Йдеться не лише про старі марки машин, а й про мотоблоки, бензинових генераторахта інших пристроях. Купівля нових агрегатів обійдеться власникам надто дорого, тому методи зниження октанового числа є досить актуальними для наших автовласників.

Найбільш простим способом, що застосовується народними умільцями, є випарювання присадок. Вважається, що якщо залишити каністру з бензином відкритою, то щодня октанове число знижуватиметься на 0,5. Таким чином, щоб перетворити 92-й бензин на 80-й, потрібно два тижні.

У деяких випадках подібний ефект дає змішування бензину у певній пропорції з гасом. У свій час цей спосіб широко застосовувався власниками старих машин. Але, спосіб не прижився, оскільки пропорція розведення має щоразу визначатися емпіричним шляхом.

Вимірювання октанового числа

На жаль, навіть придбання палива на заправної станціїякий завжди гарантує дотримання заявленої величини його октанового числа. Однак у домашніх умовах виміряти його надзвичайно складно, для цього потрібно спеціальне обладнання та еталонні хімічні речовини. У лабораторіях вимір виконують двома способами – моторним та дослідницьким. Обидва засновані на порівнянні бензину з еталонним вуглеводнем, октанове число якого дорівнює 100, і з n-гептаном, що має нульовий показник.

• Моторний спосіб. Розігріту до 150 градусів паливну суміш подають у двигун, який розганяють до 900 об/хв. Моторний спосіб найкраще підходить для низькооктанових марок палива.
• Дослідницький метод. Паливну сумішподають у двигун без попереднього нагрівання, частота обертання становить 600 об/хв. Цей метод ефективний для вимірювання бензину з октановим числом понад 92.

Крім того, для виміру октанового числа застосовують спеціальні прилади. Однак вони не користуються високою популярністю, тому що дають занадто великий розкид результатів при вимірах.