Способ измерения октанового числа бензина

Понятие октанового числа

Октановое число представлено в виде меры, которая определяет химическую стойкость топлива к автоматическому зажиганию. Детонационная стойкость прямо пропорциональна величине ОЧ. Топливно-воздушная смесь сжимается под воздействием поршня во время такта сжатия. Высокое давление может спровоцировать самопроизвольное возгорание смеси, и это проблема, если детонация произошла до того, как свеча зажигания дала искру.

Сопровождается данный процесс шумовым эффектом, напоминающим звон монет в керамической копилке. Объяснить такие звуки можно образованием волн высокого давления, между которыми происходит столкновение.

Последствия самовозгорания могут быть представлены серьёзными повреждениями внутренних элементов мотора, поршневые отверстия могут расправиться, а шатуны погнуться. Двигатель выходит из строя.

С современными двигателями таких неприятностей практически не происходит благодаря наличию специальных компьютерных блоков управления. Соответствующие детонационные датчики монтируются на блок мотора и своевременно определяют частоты, указывающие на риск детонации.

После фиксации подобных частот управляющий КПП модуль возвращает контроль воздушно-топливной смеси. Происходит оттягивание момента появления искры в свечах, снижение уровня наддува в моторе или коррекция состава топливной смеси для предотвращения поломки.

А это что — аттракцион невиданной щедрости? Нет, просто бодяга!

А это что — аттракцион невиданной щедрости? Нет, просто бодяга!

А это что — аттракцион невиданной щедрости? Нет, просто бодяга!

Погрешность по 92-м бензинам составила около 2%, по 95-м — около 1%. Этого достаточно, чтобы отличить по детонационной стойкости качественный бензин от явной бодяги. А вот с 80-ми бензинами ОКТИС выдал аж 93,9 единицы октанового числа. УИТ же дал куда более реальные значения — ОЧИ 81,3, а ОЧМ — 79.4! Такое обычно дает бензин, имеющий в своем составе что-то нехорошее, чаще всего — метанол. Это и понятно: НПЗ уже сворачивают производство 80-го, и он становится дефицитом. Потому нарваться на явный самопал проще простого. Что с нами и случилось!

Словом, вот наше мнение. Доверять ОКТИСу можно, а к его показаниям нужно относиться так: если, допустим, на 92-м бензине он покажет 90,5 или 93,4, такое топливо брать можно. У нас — не точная установка, а индикатор: что может, то и показывает. Но если показания прибора уходят от ожидаемых цифр на десяток-другой единиц, хоть в сторону уменьшения, хоть увеличения, — от этой АЗС надо держаться подальше.

Пару слов о калибровке в лабораторных условиях. Мы прибегли к ней только для того, чтобы получить заведомо достоверный результат. Но для оценочных проверок калибровку проводят на месте, за три минуты. И прибор именно для них и предназначен — он не арбитражный, а информационный.

На десерт — ложка дегтя: эксперты без нее не могут. Не пытайтесь предъявлять претензии по качеству бензина, основываясь на показаниях ОКТИСа. Это не экспертный метод, поэтому ни суд, ни производитель, ни продавец их не признают. Информация прибора — только для вас.

     1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает исследовательский метод определения октанового числа как характеристики детонационной стойкости автомобильных бензинов и их компонентов, предназначенных для использования в двигателях с искровым зажиганием, на одноцилиндровом четырехтактном двигателе. В качестве стандартного одноцилиндрового двигателя в настоящее время применяют установки отечественного производства типа УИТ и зарубежного производства CFR с переменной степенью сжатия с использованием условной шкалы октановых чисел.

1.2 Настоящий метод можно использовать для определения октановых чисел в диапазоне от 0 до 120 единиц для установок типа CFR и от 0 до 110 единиц для установок типа УИТ. Рабочий диапазон для установок обоих типов находится в пределах от 40 до 110 единиц. Типичные товарные топлива для двигателей внутреннего сгорания с искровым зажиганием, имеют октановые числа по исследовательскому методу в диапазоне от 80 до 101. При производстве смесей бензинов или компонентов может возникнуть необходимость оценки октановых чисел по исследовательскому методу вне пределов указанного диапазона.

1.3 Настоящий метод можно использовать для определения октановых чисел топлив и их компонентов, содержащих оксигенаты до 4% масс. по кислороду.

1.4 Использование первичных эталонных смесей изооктана с толуолом позволяет определить октановые числа более 100 единиц без использования высокотоксичного тетраэтилсвинца.

1 Выражения «% масс.» и «% об.» означают массовые и объемные доли материала соответственно.

2 Значения параметров рабочих режимов устанавливают в единицах СИ и рассматривают как стандартные. Значения в скобках в единицах дюйм-фунт используют только для моделей двигателя типа СFR.

1.5 В настоящем стандарте не предусмотрено рассмотрение всех вопросов безопасности, связанных с его использованием. Пользователь стандарта несет ответственность за установление соответствующих мер безопасности и охраны здоровья персонала и определяет целесообразность применения законодательных ограничений перед его использованием.

Что такое октановое число

Это стойкость топлива к воспламенению под напором сжатия. Для его определения используются два лабораторных способа – исследовательское октановое число (ОЧИ) и моторное октановое число (ОЧМ). Инструментальные механизмы моторного и исследовательского метода отличаются и в процессе определения получается разница, которая называется чувствительностью топлива. Более приближенным к реальности является фактическое октановое число, выявляемое на агрегате, работающем на специальном стенде. Но самым приближенным к реальности является дорожное октановое число – его получают на движущемся автомобиле.

Так что же означают цифры, которые украшают колонки на АЗС? Они указывают на количество почти невоспламеняемого под действием силы сжатия изооктана в сочетании с н-гептаном. Но, если вернуться к методике определения октанового числа, то для таких основных марок бензина как Аи-92, Аи-95 и Аи-98 значение получено исследовательским методом, в то время как параметры, полученные моторным методом, отличаются в меньшую сторону.

Краткая историческая справка

При изучении свойств органических веществ и химических соединений ученые отметили их различную способность к самовозгоранию в зависимости от степени сжатия. Точками отсчета для шкалы октановых чисел (которую сейчас применяют для маркировки стандартов бензина) явились свойства двух предельных углеводородов: н-гептана (самовоспламеняющегося при достаточно низкой степени сжатия) и изооктана (гораздо более устойчивого к детонационному самовозгоранию). Первому присвоили так называемое октановое число равное 0, второму – 100. Эталонную смесь из этих двух веществ (в строгом процентном соотношении) в дальнейшем стали использовать для сравнительного анализа различных марок бензина.

Что означает октановое число

Под этим непонятным термином понимают степень устойчивости топлива в жидком виде к детонации. Другими словами, каков порог воспламенения бензина под воздействием давления, то есть при сжатии. В качестве эталона берётся смесь двух углеводородов: изооктана и н-гептана. Однако методы определения ОЧ могут различаться, поэтому существует классификация этого показателя в зависимости от способа определения:

  • ОЧИ – исследовательское ОЧ;
  • ОЧМ – моторное ОЧ.

Поскольку инструментальные механизмы этих методов не совпадают, существует разница между значениями ОЧИ и ОЧМ, которая называется чувствительностью жидкого горючего. Оба метода являются лабораторными. А если речь идёт о реальном показателе, получаемом на рабочем силовом агрегате, говорят о фактическом октановом числе. Оно определяется с помощью специального стенда на работающем двигателе. Но самым приближённым к действительности показателем считается дорожное ОЧ, которое измеряется на движущемся транспортном средстве.

Изооктан – вещество, которое относится к практически невоспламенимым под действием силы сжатия, поэтому смесь, состоящая только из него, обладает максимально возможным ОЧ, равным 100. Наоборот, смесь, состоящая только из н-гептана, обладает нулевым октановым числом. При этом сгорание н-гептана в результате воздействия даже минимального давления сопровождается характерными стуками в ЦПГ, которые называются детонационными. Именно они и возникают, если использовать горючее с неподходящим для данного силового агрегата октановым числом. Металлический звон формируется в результате распространения звуковых волн, появляющихся в результате слишком быстрого сгорания ТВС. Многократно отражаясь от поверхности поршней/цилиндров, они становятся хорошо слышимыми и распознаваемыми опытными водителями. Таким образом, октановое число показывает, насколько быстро происходит процесс сгорания горючего в цилиндрах двигателя.

Видео: ОКТИС-2 прибор для проверки октанового числа бензина.

Видео: Простой способ узнать РЕАЛЬНОЕ ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО бензина не выходя из машины. СПИРТОВОЙ БЕНЗИН 95+

Октановое число бензина и его влияние на эксплуатацию

На большинстве современных заправочных станций продается бензин 3 разновидностей, обозначаемый А-92, А-95 и А-98. Маркировка, подходящая конкретному автомобилю, прописана в инструкции по эксплуатации. Многие автолюбители знают, что цифры в названии указывают на октановое число бензина, но не понимают значения и важности данного параметра. Причем ради экономии некоторые водители заправляют горючее более низкой марки, нежели требует производитель авто. Цель публикации – разъяснить, что означает цифровая характеристика топлива.

Октановое число — что это такое

Октановое число — это способность топлива противостоять детонации называется октановым числом. Чем оно выше, тем выше эта самая стойкость. Поэтому бензины с низким числом применяются в двигателях с низкой степенью сжатия, а с высоким октановым числом в двигателях с высокой степенью сжатия.

Часто возникает вопрос: бензин с каким октановым числом (ОЧ) можно заливать в двигатель, учитывая наше качество бензина.

Все просто. Открываем лючок заправочной горловины Вашего автомобиля или инструкцию по эксплуатации авто и читаем какой там указан бензин, такой и можно заливать. В инструкции к авто посмотрите степень сжатия.


Таблица степени сжатия и октанового числа. Зависимость


Степень сжатия и октановое число в таблице

Что такое октановое число

Прежде чем разобраться с терминологией, следует вспомнить, по какому принципу работает бензиновый двигатель (подробно об устройстве ДВС читайте здесь ). Воздушно-топливная смесь из топливной системы подается в цилиндр, где впоследствии сжимается поршнем в несколько раз (в моделях с непосредственным впрыском сжимается воздух, а бензин распыляется непосредственно перед подачей искры).

В конце такта сжатия ВТС воспламеняется мощной искрой, генерируемой системой зажигания, а именно свечей. Процесс сгорания смеси воздуха и бензина происходит резко, в результате чего высвобождается приличная энергия, толкающая поршень в сторону, противоположную клапанам.

Из уроков физики нам известно, что при сильном сжатии воздух нагревается. Если в цилиндрах ВТС будет сжиматься сильнее положенного, смесь воспламенится самопроизвольно. И часто это происходит не тогда, когда поршень выполняет соответствующий такт. Это называют детонацией двигателя.

Если этот процесс часто появляется во время работы мотора, он быстро выйдет из строя, так как часто взрыв ВТС происходит в тот момент, когда поршень начинает сжимать смесь или еще не завершил такт. В этот момент КШМ испытывает особенную нагрузку.

Чтобы исправить подобную проблему, производители современных автомобилей оснащают двигатель датчиками, которые фиксирую детонацию. Электронный блок управления корректирует работу топливной системы так, чтобы устранить данный эффект. Если его невозможно устранить, ЭБУ просто глушит мотор и не дает ему завестись.

Но часто проблема решается просто подбором соответствующего топлива – а именно, с октановым числом, подходящим для данного типа ДВС. Цифра в названии марки бензина указывает на предел давления, при котором смесь воспламеняется самостоятельно. Чем больше цифра, тем большее сжатие выдерживает бензин, прежде чем самовоспламенится.

Практическое значение октанового числа

Существуют разные модификации моторов. Они создают в цилиндрах разное давление или компрессию. Чем сильнее сжать ВТС, тем больше мощности выдаст мотор. Низкооктановое топливо используется в тех автомобилях, у которых компрессия ниже.

Чаще всего это старые автомобили. В современных моделях устанавливаются более производительные двигатели, КПД которых также объясняется высокой компрессией. Ими используется высокооктановое топливо. О необходимости заливать в бак не 92-й, а 95-й или 98-й бензин сообщается в технической документации к автомобилю.

ОЧ и степень сжатия

Разработки автомобильных концертов ориентированы на предотвращение самовозгорания в узлах мотора, поэтому двигатели производятся с высокой степенью сжатия. В данном контексте именно октановое число имеет первостепенное значение, поскольку топливо с высоким октановым числом требуется для двигателей с высокой степенью сжатия. Применяются они преимущественно в представительских или спортивных автомобилях. Степень сжатия в современных авто может составлять 10 к 1, однако встречаются и более высокие показатели.

Конкретное ОЧ разработано заводом-изготовителем отдельно для каждый модели и марки машины. Характеристики такого рода указаны в инструкции по эксплуатации, но к чему приведет игнорирование рекомендаций?

Использование топливной жидкости с меньшим ОЧ, чем требуется, приводит к следующим последствиям:

  • детонация;

Если же октановое число в топливе, наоборот, выше, чем нужно, последствия будут не такими плачевными. Речь идёт о незначительном снижении динамики, поскольку горючая смесь будет сгорать дольше.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ ISO 3696-2013 Вода для лабораторного анализа. Технические требования и методы контроля*

________________

* В Российской Федерации действует ГОСТ Р 52501-2015** (ИСО 3696:1987) «Вода для лабораторного анализа. Технические условия».

** Вероятно, ошибка оригинала. Следует читать: ГОСТ Р 52501-2005 . — Примечание изготовителя базы данных.     

ГОСТ 2517-2012 Нефть и нефтепродукты. Методы отбора проб

ГОСТ 6709-72 Вода дистиллированная. Технические условия

ГОСТ 21743-76 Масла авиационные. Технические условия

ГОСТ 31873-2012 Нефть и нефтепродукты. Методы ручного отбора проб

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

Как повышают октановое число

Для многих современных автомобилей, особенно тех, что оснащены наддувными агрегатами и двигателями с высокой степенью сжатия использование топлива с низким октановым числом неприемлемо. Но по сей день некоторые автовладельцы пренебрегают рекомендациями производителя и заливают в баке более дешевле низкооктановое топливо. Аргументация у них обычно такая, мол качество бензина с октановым числом Аи-92 выше, его «бодяжат» меньше 95-го и 98-го, а о цене и говорить нечего. Кстати, раз уж речь зашла о повышении октанового числа, как именно его «корректируют»?

Первый способ, встречающийся особенно часто, – это использование антидетонатора, в роли которого может выступать тетраэтилсвинец или добавки на основе спирта. Второй подразумевает достаточно сложный технологический процесс.

Но вернемся к часто практикуемому методу и поговорим о «химии», повышающей октановое число. Тетраэтилсвинец – один из самых эффективных и часто используемых антидетонаторов, который стали использовать с начала 20-х годов XX века. Компонент позволяет повысить октановое число на 17 пунктов, но не применяется в чистом виде, а в сочетании с веществами, которые выводят продукты оксида свинца. Дело в том, что именно это соединение образуется в процессе сгорания тетраэтилсвинца и провоцирует появление нагара на поршнях и клапанах.

Что касается способа повышения октанового числа добавками на основе спирта, то в ход шел метиловый, а также этиловый спирт. Положительные стороны у данного метода есть – например, если в бензин добавить 1/10 часть этилового спирта (соотношение 10 к 1), то это не только повышает октановое число до 95, но и делает выхлоп более «чистым». Но есть и негативные моменты. Так, например, следствием повышения октанового числа с помощью спирта становится увеличение давления паров и паровые пробки в топливопроводах. Не стоит забывать и о высокой гигроскопичности спирта, то есть, его способности вбирать в себя воду со всеми вытекающими последствиями для автомобильного двигателя внутреннего сгорания.

Методы измерения октанового числа

Для определения октанового числа бензина в лабораторных условиях применяют специальный двигатель с изменяемой степенью сжатия и несколькими карбюраторами. В цилиндры попеременно подают либо эталонное топливо (со строго определенным процентным содержанием н-гептана и изооктана), либо исследуемый образец бензина (сравнивая его детонационные свойства с эталоном). Причем для тестирования на такой установке применяют два способа:

  • Исследовательский (при малых и средних нагрузках: обороты двигателя – 600 об/мин, температура впрыскиваемой смеси – 52°C). Величину октанового числа бензина, измеренного этим методом, указывают на колонках бензозаправочных станций.
  • Моторный (при повышенных нагрузках: 900 об/мин и 149°C, соответственно). Как правило, показания, полученные в результате применения этого метода, отличаются от предыдущего в среднем на 10 единиц в меньшую сторону.

Если в результате проведенных измерений бензину дают, например, индекс АИ95 – это означает, что исследованное топливо по своей детонационной способности соответствует эталонной смеси, состоящей из 95% изооктана и 5% н-гептана. А, о том, что измерения производили по исследовательскому методу, свидетельствует буква «И» в марке топлива.

Видео: Как быстро проверить качество бензина.

Влияние ОЧ на характеристики силового агрегата

Зависимость между скоростью сгорания бензина и ОС имеет линейный вид. Чем ниже октановое число, тем меньше времени требуется для воспламенения ТВС, что напрямую влияет на расход горючего – если оно сгорает быстрее, чем положено, то и поступает в камеру сгорания оно с увеличенной на соответствующее значение скоростью. Но это не значит, что, просто увеличивая ОЧ, мы можем экономить: если сгорание происходит медленнее, чем следует, это тоже плохо, поскольку КПД мотора уменьшается, что приводит к потере приёмистости двигателя и ухудшению динамических характеристик. Заливая в двигатель, работающий на 95-м бензине, горючее с ОЧ, равным 92, вы получите увеличение расхода . Если ситуация будет противоположной (вместо рабочего 92-го заливаем 95-й), расход останется прежним, а мощность мотора снизится. Так что использовать неподходящий бензин можно, но нежелательно. Делать это рекомендуется только при форс-мажорных обстоятельствах, но никак не на регулярной основе.

Что такое октановое число?

Октановое число подразумевает стойкость к воспламенению под воздействием сжатия. Данный показатель численно равен количеству изооктана в смеси с другим важным компонентом — н-гептаном. Существуют различные типы октанового числа. Определяются они разными способами:

  • исследовательское октановое число;
  • моторное октановое число.

Соответственно обозначаются данные показатели как ОЧИ и ОЧМ. Разница между ними представлена как чувствительность топлива. Если необходимо определить показатель в реальных условиях эксплуатации двигателя — используется показатель «фактическое октановое число». Оно определяется на специальном стенде, прямо в работающем двигателе.

При этом сгорание н-гептана в случае невысоких показателей сжатия сопровождается стуками в двигателе. Величина его октанового числа принята на уровне 0. Для топлива с величиной октанового числа более 100 существует специализированная шкала. В него в зависимости от двигателя и условий эксплуатации добавляется специальный компонент — изооктан. Также может добавляться антидетонатор.

Использование бензина с неподходящим по параметрам двигателю октановым числом приводит к возникновению металлического звона. Появляется он из-за волн давления, создаваемых при чрезмерно быстром сгорании топлива, отражении от стенок поршня/цилиндров.

Видео: Как проверяют топливо на октановое число

Перспективная экономика

Использование ароформинга в промышленных масштабах предполагает, что от 80 до 90% от объема БГС, направленного на переработку, станет высокооктановым бензином, соответствующим стандарту «Евро-5».

Предварительные расчеты, которые будут уточнены по итогам пилотного проекта, оценивают мощность будущей установки ароформинга в 450 тыс. тонн по сырью, а объем инвестиций — в 3,7 млрд рублей. Это сравнительно небольшие капитальные затраты при сроке окупаемости проекта всего в 6 лет. По выполненным расчетам, ни один из рассмотренных альтернативных путей использования БГС не показал подобного результата.

«За счет того, что реакции проходят при сравнительно невысоких температуре и давлении, мы можем спрогнозировать достаточно простую и легкую конструкцию будущей установки. Использование доступного в необходимых количествах сырья и катализатора без содержания драгоценных металлов делает саму технологию экономически крайне привлекательной. Об этом говорят расчеты специалистов „Газпром нефти“ и сторонних экспертов», — объясняет Валерий Головачев.

В 2020 году уточненный инвестпроект должен выйти на стадию реализации. И специалисты уже предрекают технологии успех на рынке.

«Ежегодный рост мирового спроса на бензин превышает 5,5 млн тонн в год, — говорит генеральный директор компании „НГТ-синтез“ Денис Пчелинцев, — при этом производство именно легкой, в том числе сланцевой нафты, малопригодной для традиционных установок риформинга, растет темпами свыше 12 млн тонн в год. Такая ситуация делает легкую нафту очень недорогим исходным сырьем, которое благодаря ароформингу может эффективно использоваться для производства основы высокооктанового бензина». Денис Пчелинцев отметил также, что ароформинг становится все более актуален в странах, где растет добыча легкой сланцевой нефти, в связи с высоким содержанием в ней углеводородов С7. А также в странах, где ужесточаются требования по снижению выбросов парниковых газов и есть экономические преференции в случае вовлечения спиртов, например биоэтанола, в производство автомобильных бензинов. «Новая технология отвечает всем этим требованиям», — подчеркнул директор .

Андрей Клейменов, начальник управления научно-технического развития «Газпром нефти»:

Безусловно, у арофоминга существуют перспективы для дальнейшей коммерциализации, и мы планируем детально их изучить после строительства и запуска промышленной установки на Омском НПЗ. Участие в создании этой технологии еще раз свидетельствует о том, что на текущий момент «Газпром нефть» существенно продвинулась в разработке новых процессов в сфере нефтепереработки. Что немаловажно, все внедренные нами к настоящему времени технологии доказали свою окупаемость. Это означает, что научно-техническое развитие может приносить прибыль и компания идет по правильному пути, уделяя НИОКР особое внимание.

Способы определения октанового числа

Чтобы определить, какую марку бензина должны использовать водители в своем автомобиле, оснащенном конкретным мотором, производитель проводит испытание с эталонным бензином. На стенде устанавливается конкретный ДВС. Нет необходимости полностью монтировать весь двигатель, достаточно одноцилиндрового аналога с идентичными параметрами.

Инженеры используют разные условные ситуации, определяя момент, при котором возникает детонация. Изменяются параметры температуры ВТС, сила сжатия и другие параметры, при которых конкретное топливо воспламеняется самостоятельно. На основании этого определяется, на каком топливе должен работать агрегат.

Процесс измерения октанового числа

В домашних условиях невозможно провести такое измерение. Существует прибор, который определяет единицу октанового числа бензина. Но таки методом редко пользуются профессиональные лаборатории, которые проверяют качество продаваемого в стране топлива, так как у него имеется большая погрешность.

Для точного определения ОЧ бензина производители нефтепродуктов в лабораторных условиях используют два метода:

  1. Воздушно-топливная смесь нагревается до 150 градусов. Она подается в мотор, обороты которого фиксируются на показателе в 900 об/мин. Этот способ используют для проверки бензина с низким октановым числом;
  2. Второй способ не предусматривает предварительного нагрева ВТС. Она подается в мотор, обороты которого установлены на 600 об/мин. Таким методом проверяют на соответствие бензин, октановое число которого превышает 92.

Приборы для измерения

Конечно, обычному автомобилисту недоступны такие методы проверки бензина, поэтому ему приходится довольствоваться специальным прибором – октанометром. Чаще всего им пользуются те автовладельцы, которые выбирают, какой заправочной станции отдать предпочтение, но так, чтобы не экспериментировать на дорогостоящем силовом агрегате машины.

Причиной такого недоверия является недобросовестность поставщиков, которые используют некачественный или разбавленный бензин, ради обогащения.

Прибор действует на принципе диэлектрических способностей бензина. Чем она выше, тем выше значение октанового числа покажет прибор. Для определения параметров потребуется контрольная порция чистого бензина с известным октановым числом. Вначале проводится калибровка прибора, а затем с образцом сравнивается топливо, взятое с конкретной заправки.

Related Posts

Добавить комментарий