Октановое число

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Указание октановых чисел в системе AKI[en] на американской АЗС

Окта́новое число́ (от [изо]октан) — показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива (способность топлива противостоять самовоспламенению при сжатии) для двигателей внутреннего сгорания. Число равно содержанию (в процентах по объёму) изооктана (2,2,4-триметилпентана) в его смеси с н-гептаном, при котором эта смесь эквивалентна по детонационной стойкости исследуемому топливу в стандартных условиях испытаний. В зависимости от метода определения различают исследовательское октановое число (ОЧИ) и моторное октановое число (ОЧМ), разница между ОЧИ и ОЧМ называется чувствительностью топлива (англ. fuel sensitivity). Для характеристики детонационной стойкости топлива в реальных условиях эксплуатации применяются также фактическое октановое число (в испытаниях двигателя на стенде) и дорожное октановое число (в испытаниях на дороге непосредственно на автомобиле)[1].

Изооктан с трудом самовоспламеняется даже при высоких степенях сжатия, и его октановое число по определению принято равным 100. Напротив, сгорание в двигателе н-гептана даже при невысоких степенях сжатия сопровождается стуком в двигателе, поэтому его октановое число принято за 0. Для бензинов с октановым числом выше 100 создана условная шкала, в которой используют изооктан с добавлением различных количеств антидетонатора (тетраэтилсвинца).

Стук в двигателе на слух воспринимается как характерный металлический звон. Он создаётся волнами давления, возникающими при быстром сгорании смеси и отражающимися от стенок цилиндра и поршня. При этом снижается мощность двигателя и ускоряется его износ, а при возникновении детонационных волн двигатель может быть повреждён или разрушен.

Впервые эти явления были исследованы в 1921 году английским инженером Гарри Рикардо[en], который предложил первую шкалу детонационной стойкости бензинов. Долгое время основным антидетонатором служил тетраэтилсвинец, однако в настоящее время использование этилированного бензина запрещено из-за экологических требований и для повышения октанового числа применяются другие антидетонационные присадки.

Испытание топлива[править | править вики-текст]

Испытания на детонационную стойкость проводят или на полноразмерном автомобильном двигателе, или на специальных установках с одноцилиндровым двигателем. На полноразмерных двигателях при стендовых испытаниях определяют так называемое 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.

Виды октановых чисел: ОЧИ и ОЧМ[править | править вики-текст]

Значения октанового числа углеводородов и различных видов топлива
Вещество ОЧМ ОЧИ
Метан 110,0 107,5
Пропан 100,0 105,7
н-бутан 91,0 93,6
Изобутан 99,0 101,1
н-пентан 61,7 61,7
Изопентан (2-метилбутан) 90,3 92,3
Изогексан (2,2-диметилбутан) 93,4 91,8
2,2,3-триметилбутан 101,0 105,0
н-гептан 0 0
Изооктан (2,2,4-триметилпентан) 100 100
1-пентен 77,1 90,9
2-метил-1-бутен 81,9 101,3
2-метил-2-бутен 84,7 97,3
Метилциклопентан 80,0 91,3
Циклогексан 77,2 83,0
Бензол 111,6 113,0
Толуол 102,1 115,7
Бензины прямой перегонки 41—56 43—58
Бензины термического крекинга 65—70 70—75
Бензины каталитического крекинга 75—89 80—94
Бензины каталитического риформинга 77—93 83—100
Бензин Н-80[t 1] 76[t 2] 84
Бензин АИ-92 83,5[t 2] 92
Бензин АИ-95 85,0[t 3] 95
Полимербензин 85 100
Алкилат 90 92
Алкилбензол 100 107
Этанол 100 105
Керосин 30
Ацетон >100
Метил-трет-бутиловый эфир 100—101 117[t 4][t 3]
  1. Число обозначает среднее арифметическое ОЧМ и ОЧИ данного типа бензина.
  2. 1 2 Ориентировочное значение; может слегка варьироваться в зависимости от состава конкретных образцов бензина.
  3. 1 2 Норма по СТО 00044434-006-2005 с изм. 1—5.
  4. Октановое число было определено при смешении с бензином.

Исследовательское октановое число (ОЧИ) (англ. Research Octane Number — RON) определяется на одноцилиндровой установке с переменной степенью сжатия, называемой УИТ-65 или УИТ-85, при частоте вращения коленчатого вала 600 об/мин, температуре всасываемого воздуха 52°C и угле опережения зажигания 13°. Оно показывает, как ведёт себя бензин в режимах малых и средних нагрузок.

Моторное октановое число (ОЧМ) (англ. Motor Octane Number — MON) определяется также на одноцилиндровой установке, при частоте вращения коленчатого вала 900 об/мин, температуре всасываемой смеси 149°C и переменном угле опережения зажигания. ОЧМ имеет более низкие значения, чем ОЧИ. ОЧМ характеризует поведение бензина на режимах больших нагрузок. Оказывает влияние на высокую скорость и детонацию при частичном дроссельном ускорении и работе двигателя под нагрузкой, движении в гору и т. д.

По крайней мере в 1950-х годах использовалось также октановое число по температурному методу[2].

Октановое число AKI[en] является средним арифметическим между ОЧИ и ОЧМ. Используется на АЗС в США, Канаде, Бразилии и некоторых других странах.

Разность между ОЧИ и ОЧМ характеризует чувствительность топлива к режиму работы двигателя.

Распределение октанового числа[править | править вики-текст]

Поскольку при эксплуатации полноразмерного двигателя при переменных режимах происходит фракционирование бензина, необходимо раздельно оценивать детонационную стойкость его различных фракций. Октановое число бензина, с учётом его фракционирования в двигателе, получило название «распределение октанового числа» (ОЧР). В связи со сложностью определения октанового числа на двигателях, разработаны методы косвенной оценки детонационной стойкости по физико-химическим показателям и характеристикам низкотемпературной реакции газофазного окисления, имитирующего предпламенные процессы.

Углеводороды, которые содержатся в топливах, значительно различаются по детонационной стойкости: наибольшее октановое число имеют ароматические углеводороды и парафиновые углеводороды (алканы) разветвлённого строения, наименьшее октановое число имеют парафиновые углеводороды нормального строения. Топлива нефтяного происхождения, полученные каталитическим риформингом и крекингом, имеют более высокие октановые числа, чем полученные при прямой перегонке.

Для повышения октанового числа топлив используются высокооктановые компоненты и антидетонационные присадки. Многие из них (например, МТБЭ) испаряются легче, чем бензин, что приводит к интересному эффекту у машин с негерметичным бензобаком — по мере расходования топлива и испарения присадки октановое число бензина, оставшегося в баке, уменьшается на несколько единиц. Это приводит к лёгкому звону при полной мощности мотора (если он не оборудован датчиком детонации). Подавляющее большинство современных инжекторных двигателей имеют датчики детонации, позволяющие использовать любой бензин с октановым числом 91—98, однако для двигателей с высокой степенью сжатия может быть необходимо использовать бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Гуреев А. А., Жоров Ю. М., Смидович Е. В. Производство высокооктановых бензинов. — М.: Химия, 1981. — С. 12. — 224 с.
  2. Рыбальчик В. С., Поляков С. В., Герасименко В. Ф. ГЛАВА XII. Топлива, масла и охлаждающие жидкости § 121. Оценка детонационной стойкости топлив // Теория поршневых авиационных двигателей / под ред. А. А. Добрынина. — М.: Воениздат, 1955. — С. 339. — 352 с.

Литература[править | править вики-текст]

Ссылки[править | править вики-текст]