Октановое число: что это такое и его как определить

Октановое число — это одна из основных характеристик топлива, помогающая определить склонность топлива к воспламенению. Вместе с химической стабильностью, фракционным составом и содержанием примесей данный показатель сигнализирует о качестве горючего вещества.

Что такое октановое число

Октановое число — это показатель, который обозначает степень стойкости топлива к возгоранию под напором сжатия. От присвоенного топливу ОЧ зависят его качество и стоимость. Данный показатель встречался всем водителям, хоть раз заправлявшим машину на автозаправке. Современная классификация бензинов основывается на присваиваемом им октановом числе:

92, 95, 98 и т.д. — это процентное соотношение содержания изооктана по отношению к к гептану. К примеру, в топливе Нормаль на изооктан приходится 80% от общего состава. А в топливе ЭКТО — все 100%. Чем выше содержание изомеров октана, тем выше устойчивость топлива к воспламенению.

У каждого ОЧ есть своя мера сжатия (соотношение объема цилиндра к объему камеры сгорания). Степень сжатия и октановое число — взаимосвязанные показатели. Чем выше ОЧ, тем выше степень сжатия. Ее повышение улучшает две характеристики топлива: уровень мощности и расходование топлива.

От чего зависит октановое число

Топливо — это многокомпонентный состав, получаемый путем фракцирования сырой нефти. В необработанном виде бензин отличается низкой детонацией (максимальное значение — 60 единиц). Низкое детонационное число приводит понижает и качество топлива. Низкооктановый бензин приводит к обильному черному выхлопу из трубы и резким звукам, доносящимся из двигателя.

Это значит, что бензин в цилиндрах детонирует (или сгорает) со скоростью от 2 000 м/с, вместо положенных 15–60 м/с. Детонационная волна неоднократно отражается от стенок цилиндра, что приводит к понижению мощности двигателя и его ускоренному износу. Чтобы, предотвратить этот процесс используют антидетонаторы: тетраэтилсвинец или спиртовые составы.

А также на октановом числе топлива сказываются углеводороды с циклическим и разветвленным строением. Чем больше углеводородов, тем выше качество бензина. Для увеличения этого показателя прибегают к специальным операциям: риформингу и крекингу.

Как измерить октановое число

Расчет показателя проводится в лабораторных условиях на основании двух критериев:

• исследовательского ОП (аналогичен работе двигателя в городе);
• моторного ОП (аналогичен работе двигателя загородом).

Значения этих показателей не совпадают, поскольку получаются на основании разных систем измерений. У основных марок бензина Аи-92, Аи-95 и Аи-98 значения, получаемые исследовательским методом всегда меньше значений, получаемых моторным. Разница между этими двумя методами имеет свое название — чувствительность топлива.

При проведении исследований применяют одноцилиндровые моторы, работающие с разной мощностью. Смысл проведения экспериментов состоит в сравнении образцов со смесью-эталоном. «Выигрывает» тот образец, чьи показатели наиболее приближены к нормативам. Для самостоятельного изменения октанового числа берутся экспресс-тесты, автоматически сравнивающие полученные данные с эталонной базой.

Наиболее близким к реальности считаются две меры:

• фактическое ОЧ;
• дорожное ОЧ.

Дорожный показатель высчитывается у движущегося автомобиля. Для расчета фактического используется агрегат, который устанавливается в процессе стендовых испытаний.

В процессе измерения ОЧ всегда присутствуют погрешности. В лабораторных условиях исследователи ориентируются на эталонный образец. В разных центрах эталоны разные, что сказывается на конечном результате. В качестве установок для измерения октанового числа используются отечественные и зарубежные приборы:

• Октан-ИМ;
• Октанометр ПЭ-7300М;
• Shatox SX-100M и другие.

Детонационная стойкость

Детонационная стойкость — это способность топлива противостоять возгоранию при максимальном сжатии в камере сгорания цилиндра. У бензинового и дизельного горючего устойчивость к детонации определяется разными параметрами:

• Бензин — качество состава основывается на прямой пропорциональности: чем выше ОП, тем лучше топливо. Низкооктановое горючее перегревает двигатель и постепенно разрушает его.
• Дизель — качество состава основывается на обратной пропорциональности: чем ниже ОП, тем хуже топливо. Быстрое воспламенение позволяет горячей смеси гореть более плавно, приводя к стабильной работе двигателя.

Если с вопросом о том, что такое октановое число бензина, все понятно, то характеристики дизеля остаются загадочными. Чтобы лучше понять работу этого горючего вещества, необходимо ввести новый термин.

При работе с дизелем применяется понятие «цетановое число». Данный показатель выделяет склонность топлива к воспламенению, основанную на продолжительности задержки горения рабочей смеси. С повышением цетанового показателя уменьшается задержка, что приводит к плавному и спокойному горению дизеля.

Под нормальным ОЧ понимается горение, при котором от свечи фронт пламени в цилиндре распространяется в разные стороны на скорости от 20 до 50 м/с. Характер горения топлива зависит от двух факторов:

• химическая формула бензина — пропорции углеводородных групп;
• фракционный состав — степень испаряемости.

На устойчивость топлива к воспламенению влияют два вещества:

• n-гептан — неустойчив к возгоранию;
• изооктан — устойчив к возгоранию.

Пропорции этих соединений в топливе определяют его качество и способность противостоять повышенному давлению. В хорошем бензине содержится много изооктана, в то время как присутствие n-гептан минимально.

Октановое число для нефтепродуктов и газопродуктов

Таблица 1. ОЧ для бензина

Повышение и понижение октанового числа

Представление о том, что высокое октановое число всегда лучше низкого неверно. Каждый вид топлива предусматривает свой оптимальный уровень октана. Для изменения ОЧ производители используют два метода: пересмотр технологии изготовки топлива и добавление новых компонентов.

Как повысить октановое число

Увеличение детонационной устойчивости происходит следующим образом:

• Меняется технологический процесс: в состав добавляют катализаторы на основе рения. Этот этап увеличивает количество разветвленных элементов, увеличивая ОЧ.
• Меняется состав: к изначальной форме топлива добавляют детонаторы, среди которых:
  • Метилтретбутиловый эфир: низкотоксичный компонент. Если долить в горючее МТБЭ в объеме 10-15%, октановое число возрастет на 6-12 пунктов. Главный минус вещества — испарение из бензина в жарких условиях.
  • Спиртовые компоненты (метиловый и этиловый спирт): если в бензин АИ-92 добавить 10% этиловый спирт, ОЧ возрастает до 95 единиц, а выхлопные газы станут менее токсичны. Из минусов спирта — скачки давления насыщенных паров, образующие паровые пробки;
  • Тетраэтилсвинец: вещество повышает ОЧ бензина на 17 пунктов. Не применяется в чистом виде, поскольку образует высокотоксичный оксид свинца. Чтобы снизить нагрузку на мотор в ТЭС добавляют дибромпропанол, бормистый этил или диромеэтан.

Скорректировать показатели топлива можно и в домашних условиях. Перед тем как повысить октановое число бензина, вам понадобятся специальные средства, которые продаются в специализированных магазинах.

Таблица 2. Средства для повышения ОЧ

При изменении изначальной формулы бензина следует учитывать, что используемое вещество меняет не только степень сопротивляемости воспламенению. Изменяются и другие характеристики топлива, влияющие на работу двигателя внутреннего сгорания.

Как понизить октановое число

Производство низкооктанового топлива сегодня мало распространено. Однако техника, потребляющая такие составы, осталась. Для понижения ОЧ прибегают к следующим методам:

• Подливают керосин: при добавлении вещества необходимо сохранить правильные пропорции, иначе топливо можно испортить.
• Снижают естественными способами: снижение происходит за счет присадок* с испаряющимися веществами. Если открыть емкость с горючим, ОЧ будет снижаться со скоростью 0,5 единиц в сутки.

Присадки — это препараты, добавляемые в состав топлива для улучшения его характеристик. Формула присадки решает три задачи: повышает износостойкость, улучшает горение и увеличивает период службы горючего. В составе таких препаратов присутствует металлоорганика, которая понижает ОЧ.

Как подобрать оптимальное топливо для своего авто

Автомобилисту не приходится самостоятельно выбирать бензин для своей машины. Компании, выпускающие автомобили, указывают в рекомендациях к каждой модели топливо с точным ОЧ. Такой ход совершается, чтобы пользователи не задавались вопросом: октановое число бензина: что это такое и как его подобрать.

ОЧ определяют на основании технических показателей еще на стадии производства транспорта. Все, что нужно от владельца машины — следовать указаниям. Если же водитель подбирает топливо, которое не подходит его автомобилю, он может столкнуться с двумя проблемами:

• ОЧ ниже рекомендованного: увеличивается расход бензина, снижается мощность двигателя, сбоят системы зажигания и охлаждения.
• ОЧ выше рекомендованного: бензин сгорает не полностью, что также приводит к износу двигателя, увеличиваются расходы на топливо.

Знания о том, как вычисляется октановый показатель и от каких переменных зависит, не нужны водителю на дороге. Однако базовые представления об ОЧ важны, поскольку доступно объясняют автомобилисту, что экспериментировать с бензином не стоит. Для каждого двигателя предусмотрена своя формула топлива, которая удлиняет машине жизнь и улучшает качество езды.