Октановое число и методы его определения¶

Октановое число — показатель, характеризующий детонационную стойкость бензина, то есть его способность сопротивляться самовоспламенению при сжатии в цилиндре двигателя внутреннего сгорания. Численно оно выражается в единицах условной шкалы, где эталоном служат два углеводорода: нормальный гептан, легко детонирующий и принятый за 0, и изооктан, стойкий к детонации и принятый за 100. Чем выше октановое число топлива, тем большую степень сжатия допускает двигатель без возникновения детонации.

¶Физическая сущность детонации

В бензиновом двигателе топливно-воздушная смесь воспламеняется от искры в строго определённый момент. При слишком высокой степени сжатия или низкой стойкости топлива часть смеси самовоспламеняется до прихода фронта пламени. Возникает ударная волна, распространяющаяся со скоростью, близкой к скорости звука. Это явление называют детонацией: оно сопровождается характерным звонким стуком, падением мощности, перегревом и ускоренным износом деталей. Октановое число количественно отражает, насколько топливо устойчиво к такому самовоспламенению.

¶Эталонная шкала

Шкала построена на смесях изооктана (2,2,4-триметилпентана) и н-гептана. Смесь, содержащая, например, 92 % изооктана и 8 % гептана, имеет октановое число 92. Для топлив, чья стойкость превышает стойкость чистого изооктана, шкалу расширяют: применяют добавку тетраэтилсвинца или используют другие эталоны, что позволяет получать значения выше 100.

¶Методы определения

Различают два основных лабораторных метода, дающих разные числа для одного и того же бензина.

¶Моторный метод

Определение проводят на одноцилиндровой установке с изменяемой степенью сжатия при частоте вращения 900 об/мин, подогреве смеси и раннем зажигании. Метод моделирует тяжёлые режимы работы двигателя. Полученное значение обозначают как октановое число по моторному методу (ОЧМ).

¶Исследовательский метод

Используется та же установка, но при 600 об/мин, без подогрева смеси и с более поздним зажиганием. Условия ближе к работе двигателя на умеренных нагрузках. Результат — октановое число по исследовательскому методу (ОЧИ). Оно, как правило, выше моторного на 7–10 единиц.

¶Детонационная стойкость на дороге

Разность между ОЧИ и ОЧМ называют чувствительностью топлива. Для современных автомобилей важна также фактическая дорожная детонационная стойкость, оцениваемая в реальных условиях эксплуатации.

¶Способы повышения октанового числа

• Каталитический риформинг и изомеризация в нефтепереработке.
• Добавление высокооктановых компонентов: ароматических углеводородов, эфиров, спиртов.
• Применение антидетонационных присадок. Тетраэтилсвинец, ранее массово использовавшийся, запрещён из-за токсичности свинца; современные присадки строятся на марганцевых и железосодержащих соединениях, а также на кислородсодержащих добавках.

¶Маркировка и применение

В России автомобильные бензины маркируются по октановому числу: АИ-92, АИ-95, АИ-98, где «АИ» означает «автомобильный, исследовательский метод». Для авиационных бензинов применяют иные обозначения, например Б-91/115, где первое число — октановое число, второе — сортность на богатой смеси. Применение топлива с числом ниже рекомендованного производителем ведёт к детонации, а неоправданно высокое число не даёт прироста мощности без соответствующей настройки двигателя.

¶Значение

Октановое число — ключевой показатель качества товарного бензина, определяющий совместимость топлива с двигателем, его экономичность и экологические характеристики. Контроль этого параметра лежит в основе стандартизации топлив и работы нефтеперерабатывающих производств.