Исследовательский метод определения октановых чисел бензино — Справочник химика 21

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

Что такое октановое число простыми словами

Октановое число – это показатель, количественно описывающий детонационную стойкость бензина (для описания других видов топлива данный параметр практически не применяется).

Более простыми словами, октановое число – это устойчивость горючего к самопроизвольному воспламенению (детонации) в момент сжатия в процессе работы двигателя. Чем устойчивее топливо к детонации, тем выше его октановое число.

Для того, чтобы сравнить различные виды топлива между собой, необходимы определенные эталоны. В качестве таковых были выбраны вещества н-гептан и изооктан, при этом детонационной стойкости н-гептана было присвоено значение «0», изооктану – «100».

С развитием технологий были получены образцы бензина с детонационной стойкостью выше, чем у изооктана. Для характеризации подобных видов топлива используется расширенная шкала, в которой в качестве эталонной смеси применятся изооктан с добавками тетраэтилсвинца или толуола.

От чего зависит октановое число

Автомобильное топливо представляет собой многокомпонентную смесь органических веществ, поэтому октановое число главным образом определяется составом бензина.

Минимальную детонационную стойкость имеют так называемые «нормальные» углеводороды с линейным строением. Высокое октановое число характерно для углеводородов с разветвленным и циклическим строением.

Бензин, так называемый «прямой перегонки», получаемый фракционированием сырой нефти, отличается низкой детонационной стойкостью, в среднем на уровне 40-60 единиц.

Для получения высокооктанового бензина в нефтехимической промышленности применяют процессы каталитического крекинга и риформинга, в результате которых в составе бензина увеличивается количество углеводородов с разветвленными цепями и циклическими структурами. Так же октановое число сильно зависит от наличия в топливе специализированных добавок, так называемых «присадок»

Октановое число и детонация

Как было отмечено выше, детонация – это неконтролируемое самовоспламенение топлива в цилиндре двигателя. В результате горение протекает во взрывном режиме, в результате чего возникают ударные волны в камере сгорания.  Обнаружить это явление достаточно легко по характерному стуку в силовом агрегате.

При стабильной работе бензинового двигателя топливо воспламеняется от искры, когда поршень находится практически в верхней мертвой точке. В случае детонации данный процесс протекает на такте сжатия, возникает противодействие движению поршня, что ведет к перегреву, снижению мощности, и повышенному износу двигателя.

Причины детонации могут быть различными, но одной из самых распространенных является применение бензина с более низким октановым числом, чем рекомендуется для конкретного типа двигателя.

Мощные двигатели внутреннего сгорания рассчитаны на высокую степень сжатия топливно-воздушной смеси. И если в автомобиль, допускающий использование в качестве горючего только 95-й бензин, заправить топливо с октановым числом 80, во время работы двигателя под нагрузкой будет наблюдаться детонация.

При этом применение топлива с требуемым октановым числом еще не гарантирует отсутствие детонации. Дело в том, что недобросовестные производители бензина могут использовать низкокачественные добавки для искусственного увеличения октанового числа. Некоторые из таких присадок, к примеру, метан и пропан, являются летучими и быстро испаряются из топлива, в результате чего октановое число уменьшается.

Методы определения октанового числа

Официально на территории России октановое число измеряется двумя способами – «исследовательским» и «моторным». Указанные методы предусматривают использование специализированных установок на основе одноцилиндровых моторов с возможностью контроля степени сжатия и температуры топливной смеси. Алгоритмы измерения детонационной стойкости для указанных методов совпадают.

Образцы бензина сравниваются с эталонными смесями. Задачей исследования является выбор эталона, который будет детонировать с той же интенсивностью, как и исследуемое топливо.

Различие данных методов заключается в режимах работы установок, в которых происходит исследование детонационной стойкости. «Моторный» метод предусматривает изучение бензина в условиях максимальной мощности работы двигателя при увеличенной температуре впрыскиваемой топливно-воздушной смеси. В ходе испытания количество оборотов мотора равно 900 в минуту, температура впрыскиваемой топливно-воздушной смеси – 149 °С. Условно считается, что данный режим работы мотора характерен для движения автомобиля за городом.

«Исследовательский» метод дает возможность определять октановое число бензина при частичной нагрузке мотора. Обороты устанавливаются на отметке 600 в минуту, температура впрыскиваемого топлива равна 52 °С. Подобный режим работы имитирует движение автомобиля в городе.

Значения исследовательского и моторного октановых чисел, как правило, не совпадают. Разница между ними называется чувствительностью топлива. В связи с этим при выборе топлива необходимо обращать внимание на то, каким методом производилось определение детонационной стойкости. Кроме того, в разных странах маркировка топлива может различаться.

К примеру, в Европе основным показателем является RON. В США и Канаде распространен другой параметр – AKI – среднее значение между исследовательским и моторным октановыми числами.

В связи с тем, что в руководстве по эксплуатации техники указываются требования к бензину с маркировкой страны-производителя, владельцу автомобиля иностранного производства следует использовать таблицы октановых чисел, чтобы выбрать наиболее подходящее топливо.

Указанные выше методы определения детонационной стойкости трудоемки и требуют наличия специализированного оборудования и реактивов. При этом многих автолюбителей интересует вопрос, как проверить октановое число бензина в домашних условиях. В связи с этим широкое распространение получил способ экспресс-оценки октанового числа с помощью так называемых «октанометров».

Указанные приборы измеряют диэлектрическую проницаемость бензина и сравнивают полученное значение с базой данных, заложенной в память прибора. Однако данный способ не отличается высокой точностью, поскольку показания прибора сильно зависят от типа топливных присадок, используемых производителями бензина.

Максимальное октановое число бензина

Развитие технологии двигателей внутреннего сгорания идет по пути наращивания мощности и увеличения экономичности. С увеличением этих параметров повышаются требования к используемому топливу.

Применение присадок на основе металлоорганики (тетраэтилсвинец, ферроцен и др.) позволяет получить бензин с детонационной стойкостью на уровне 130-140 единиц. Однако в большинстве развитых стран подобные добавки к автомобильному топливу запрещены по экологическим причинам. Неэтилированные (не содержащие тетраэтилсвинец) бензины могут иметь октановое число до 109 единиц.

Большинство современных автомобилей рассчитано на использование бензина с октановым числом 95 или 98.

Гоночные автомобили применяют топливо с повышенным октановым числом – до 102 (согласно техническому регламенту FIA). Высшее октановое число бензина характерно для некоторых видов авиационного топлива – до 115.

Как повысить октановое число

Повысить октановое число можно двумя путями. Первый способ заключается во внесении изменений в производственный процесс и применении катализаторов на основе рения. В результате в бензине увеличивается содержание разветвленных, циклических и ароматических углеводородов за счет чего детонационная стойкость повышается.

Альтернативой может служить применение различных топливных присадок. Одной из самых эффективных антидетонационных добавок является тетраэтилсвинец. Данное вещество применяется в топливной промышленности с 1921 года, однако в настоящее время его применение запрещено по причине токсичности и опасности для окружающей среды.

На сегодняшний день наибольшее распространение получили добавки на основе спиртов, эфиров и ароматических углеводородов. Использование таких присадок дает возможность увеличить октановое число на 10-12 единиц и положительно влияет на экологичность топлива.

Недостатком такого подхода является то, что многие присадки являются летучими и быстро испаряются из топлива. Данное явление  приводит к тому, что качество бензина снижается при хранении.

Кроме того, высокая скорость испарения отдельных видов топлива может приводить к образованию воздушных пробок в топливопроводе автомобиля. Наиболее безопасной топливной присадкой считается метилтретбутиловый эфир, широко применяющийся на территории Европы и стран СНГ.

Как понизить октановое число

В связи с переходом на экологические стандарты «Евро» производство низкооктанового бензина в России сильно упало. Сегодня увидеть его на заправке практически невозможно.

Вместе с тем в эксплуатации остается большое количество техники, чьи двигатели для стабильной работы требуют как раз такое топливо. В связи с этим перед владельцами встает вопрос о том, как понизить октановое число.

Существует два действенных метода.

Как было отмечено выше, многие из современных антидетонационных присадок к топливу способны легко испаряться. Поэтому если оставить емкость с бензином открытой на несколько дней, его детонационная стойкость существенно снизится.

Второй способ заключается в добавлении к бензину керосина. При этом точные пропорции подобрать достаточно сложно, поэтому качество топлива необходимо контролировать.

Рекомендованное для автомобиля октановое число

На вопрос, какое топливо лучше использовать для автомобиля можно дать однозначный ответ – то, которое предписано для конкретного типа двигателя. Применение низкоктанового бензина, как было сказано ранее, приведет к детонации.

Однако и использование горючего с октановым числом, превышающим рекомендуемое, не принесет пользы. В лучшем случае это обернется повышенными расходами в силу более высокой стоимости высокооктанового топлива. В худшем может наблюдаться неполное сгорание бензина.

Мифы об октановом числе

В начале статьи отмечалось, что лишь немногие автовладельцы четко представляют себе, что такое октановое число. Результатом этого стало появление большого количества мифов. И если некоторые из них относительно безвредны, то вера в другие может обернуться серьезным ущербом для автомобиля.

Миф 1. Температура сгорания высокооктанового бензина выше, поэтому двигатель на нем развивает большую мощность. Октановое число никак не связано с температурой горения и выделяемым количеством теплоты. Все марки бензина обладают близкой по величине теплотворной способностью, поэтому не стоит рассчитывать увеличить мощность двигателя за счет применения высокооктанового топлива.

Миф 2. Октановое число можно измерить портативным прибором. Всевозможные «октанометры» выдают достаточно приблизительное значение октанового числа, поэтому не стоит на них всецело полагаться. Точное значение детонационной стойкости может быть получено лишь путем стендовых испытаний.

Миф 3. 92-й бензин не содержит присадок, поэтому менее вреден для двигателя, чем 95-й и 98-й. Все сорта бензина с октановым числом выше 90 содержат антидетонационные присадки. При этом современные топливные добавки полностью сгорают в процессе эксплуатации двигателя, не нанося ему ущерба, и даже способствуют очистке топливной системы.

Миф 4. Чем выше октановое число, тем качественнее бензин. Детонационная стойкость не является единственным параметром, определяющим качество бензина. Даже высокооктановый бензин может содержать примеси, негативно влияющие на работу двигателя и загрязняющие окружающую среду.

Заключение

Основным требованием, предъявляемым к автомобильному бензину, является обеспечение бесперебойного функционирования двигателя в штатном режиме. И октановое число является одной из важнейших характеристик топлива.

Не стоит пытаться экспериментировать с разными видами горючего и пытаться залить в бак бензин неподходящего качества в надежде на выгоду.

Только применение топлива с проверенных заправок и соответствующего двигателю по своим характеристикам является залогом долгой и надежной службы автомобиля.

Источник: http://barrel.black/oktanovoe-chislo.html

Что же такое детонация?

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

Источник: http://zen.yandex.ru/media/id/5acfcf5e830905287b48e3e8/chto-takoe-oktanovoe-chislo-i-prichem-tut-detonaciia-prosto-o-slojnom-5c9b664085e08700b3966024

Испытание топлива

Испытания на детонационную стойкость проводят или на полноразмерном автомобильном двигателе, или на специальных установках с одноцилиндровым двигателем. На полноразмерных двигателях при стендовых испытаниях определяют т. н. фактическое октановое число (ФОЧ), а в дорожных условиях — дорожное октановое число (ДОЧ). На специальных установках с одноцилиндровым двигателем определение октанового числа принято проводить в двух режимах: более жёсткий (моторный метод) и менее жёсткий (исследовательский метод). Октановое число топлива, установленное исследовательским методом, как правило, несколько выше, чем октановое число, установленное моторным методом. Точность определения октанового числа, более правильно именуемая воспроизводимостью, составляет единицу. Это означает, что бензин с октановым числом 93 может показать на другой установке при соблюдении всех требований метода определения октанового числа (ASTM D2699, ASTM D2700, EN 25163, ISO 5163, ISO 5164, ГОСТ 511, ГОСТ 8226) совсем другую величину, например 92. Существенным является то, что обе величины, 93 и 92, являются и точными, и правильными и при этом относятся к одному и тому же образцу топлива.

Источник: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/15178

2. Какие показатели влияют на октановое число.

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

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

Источник: http://petrolplus.ru/article/chto-takoe-oktanovoe-chislo/

Причем тут n-гептан, изооктан и детонация?

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

Источник: http://zen.yandex.ru/media/id/5acfcf5e830905287b48e3e8/chto-takoe-oktanovoe-chislo-i-prichem-tut-detonaciia-prosto-o-slojnom-5c9b664085e08700b3966024

Можно ли смешать 92-й и 95-й бензин? Какие последствия?

Современная технология перегонки нефти позволяет сразу получить 92-й бензин. 95-й отличается от него наличием легких эфирных присадок. Соответственно, бензин с большим октановым числом имеет меньшую удельную плотность. При смешении двух сортов образуется топливо с неким усредненным показателем детонационной устойчивости. Однако, если оставить машину на стоянке, бензин расслоится. Внизу бака, возле заборного патрубка бензонасоса, окажется тяжелый 92-й, а вверху — 95-й. В результате двигатель сначала выработает низкооктановое топливо, а затем высокооктановое. В ситуации с 92 и 95 это не принесет особого вреда мотору.

Хуже, когда автомобилисты таким способом пытаются «дотянуть» октановое число 80-го до 92. В этом случае, после разделения фракций, двигателю приходится работать на 80-м.

Учитывая небольшую разницу в стоимости топлива с разным октановым числом, попытки смешивать его экономически не оправданы.

Источник: http://carsup.ru/motor/oktanovoe-chislo-ai-95.html

5. Как определить октановое число.

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

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

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

Источник: http://petrolplus.ru/article/chto-takoe-oktanovoe-chislo/

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

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

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

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

Заключение.

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

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

Источник: http://zen.yandex.ru/media/id/5acfcf5e830905287b48e3e8/chto-takoe-oktanovoe-chislo-i-prichem-tut-detonaciia-prosto-o-slojnom-5c9b664085e08700b3966024

Сгорание бензина с разной величиной октанового числа

Скорость сгорания бензина напрямую связана с величиной ОЧ. Высокооктановое топливо характеризуется плавным и длительным временем сгорания. Двигатель при этом работает более плавно и равномерно по сравнению с рассчитанными на низкооктановое топливо моторами. И наоборот, чем ниже октановый показатель, тем меньший период нужен для воспламенения бензовоздушной смеси. Это влияет на расход топлива, т.к. быстрое сгорание означает и более быстрое поступление бензина в камеру сгорания.

Однако нужно учитывать, что простым увеличением ОЧ нельзя добиться экономии, т.к. еще нужно учитывать конструктивные особенности двигателей.

Источник: http://fuelwiki.ru/benzin/oktanovoe-chislo

См. также

• Метановое число
• Цетановое число

Источник: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/15178

Читайте так же другие статьи на тему авто:

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

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

Источник: http://zen.yandex.ru/media/id/5acfcf5e830905287b48e3e8/chto-takoe-oktanovoe-chislo-i-prichem-tut-detonaciia-prosto-o-slojnom-5c9b664085e08700b3966024

8. Тетраэтилсвинец.

Наиболее распространенный и эффективный антидетонатор с высоким показателем вязкости. Благодаря этому можно повысить октановое число на 17 единиц. В чистом виде не используется, так как образует оксид свинца при сгорании и провоцирует оседание нагара на элементах мотора. Поэтому тетраэтилсвинец соединяется с дибромпропанолом, бромистым этилом или диромеэтаном для вывода продуктов оксида свинца и снижения нагрузки на элементы мотора.

Источник: http://petrolplus.ru/article/chto-takoe-oktanovoe-chislo/

10. Как понизить октановое число.

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

• Добавление керосина. Сложность заключается в правильном выборе пропорций.

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

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

Источник: http://petrolplus.ru/article/chto-takoe-oktanovoe-chislo/

Ссылки

• http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/OKTANOVOE_CHISLO.html

Источник: http://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/15178

11. Какое топливо использовать.

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

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

Источник: http://petrolplus.ru/article/chto-takoe-oktanovoe-chislo/

20150507_11111

Русская рулетка и открытие Америки

На первый взгляд, всё очень хорошо: октановое число у всех бензинов в норме, по содержанию серы, ароматики и бензола — класс 5. Вот он, путь к экономии! Но…

Но на второй взгляд оптимизма поубавилось. У трех бензинов (пробы 2, 4 и 5) нехороший состав: строго запрещенного метанола в них до 15%! Оттого и содержание связанного кислорода в три раза выше нормы. Это практически криминал. Нарушение Технического регламента недопустимо и карается проверяющими органами. Причем эти три бензина, которые куплены на разных АЗС, отстоящих друг от друга чуть ли не на 150 километров, подозрительно похожи по составу. Минимальное содержание ароматических углеводородов обычно характерно для продукции всяких мини-НПЗ, которые изготавливают бензин из газового конденсата. При этом и серы мало, и бензола не очень много. А поскольку у такого бензина низкое октановое число, его доводят до нормы как раз добавкой дешевого и запрещенного метанола.

Незначительные следы метанола мы обнаружили еще в одном бензине. Вообще-то, добавлять при производстве топлива 0,6% метанола бессмысленно — это ничего не даст, кроме возможных претензий контролеров. Скорее всего, налицо следы смешивания свежего бензина с остатками предыдущей партии, которая была родом с того же «метанольного» производства. А потому и здесь лучше не заправляться.

Очередной неприятный момент: у всех «метанольных» бензинов давление насыщенных паров вылезло под самый порог допуска. То есть пускаться-то двигатель будет нор- мально, а вот при потеплении обеспечены паровые пробки в топливной системе. Кстати, наличие метанола приводит также к нестабильности октанового числа при длительном хранении: спирт испаряется, октан падает…

Так что же получается? Неужели авторы открыли Америку и научно доказали превосходство элитных АЗС над прочими? А вот и нет. Потому что самый дешевый бензин из купленных оказался соответствующим нормам Евро‑5 (или класса 5 по ТР ТС). По всем параметрам! Без наличия смол и с хорошим запасом по октановому числу. Чудеса, да и только.

Мы специально взяли еще один образец бензина — на сей раз на другой АЗС этой сети, но результат повторился: бензины оказались практически одинаковыми. Стало быть, можно иметь нормальную прибыль, не задирая цену сверх меры.

Источник: http://carsup.ru/motor/oktanovoe-chislo-ai-95.html