Октановое число и методы его изменения

Как повышают октановое число?

Прямая перегонка нефти позволяет получить бензин с октановым числом не выше 60. Этого недостаточно даже для устаревших двигателей. При этом мощные малогабаритные моторы, которыми оснащается автомобильная и авиационная техника, требуют высокой устойчивости к детонации. Решение было найдено в первой половине XX века. В низкооктановый бензин стали добавлять тетраэтилсвинец, который способен поднять октановое число до 100 единиц. Этилированное топливо использовалось в автомобилях и в авиации. Однако тетраэтилсвинец очень ядовит. Выхлопные газы, образующиеся при сгорании этилированного бензина, сильно загрязняют воздух и вредят здоровью людей. Поэтому были разработаны другие способы улучшения антидетонационных свойств — крекинг и риформинг. Они позволили получать из нефти горючее с октановым числом до 87. Далее детонационная устойчивость топлива увеличивается с помощью присадок, которые состоят из эфиров и спиртов.

Замена токсичного тетраэтилсвинца спиртом и эфиром позволила уменьшить вред от автомобильных выхлопов. Однако появились другие затруднения.

Современный бензин, который после перегонки уже имеет индекс АИ-92 (А-87), модифицируют соединениями спиртов и эфиров. Их максимальное октановое число достигает 120, тогда как у тетраэтилсвинца этот показатель равен 280. Поэтому в высокооктановом бензине содержится большой процент присадок, которые отличаются высокой испаряемостью. По этой причине современное топливо не предназначено для длительного хранения.

Прибор для измерения октанового числа бензина и его приблизительная стоимость

Принцип работы у всех без исключения приборов, измеряющих величину октанового числа, является идентичным. На рынке присутствуют устройства как отечественного, так и зарубежного производства. Наиболее популярным и известным прибором данного типа, изготовленным в РФ, является ОКТИС. Стоимость его составляет порядка 3.5 тыс. рублей.

Более точный и надежный — Digatron. Цена его будет в 2-3 раза выше — порядка 700 евро за штуку. Именно он наиболее широко используется для решения рассматриваемых задач.

Часто применяется в картинге и других видах спорта. Принцип его действия достаточно прост. Производится два измерения — эталонного топлива и другого, чье октановое число необходимо измерить. Далее полученные данные попросту сравниваются.

При этом топлива разных производителей во всех без исключения случаях имеют отличия друг от друга. Соответственно, калибровочная зависимость диэлектрическая проницаемость — октановое число существенно различается. Потому требуется в каждом случае строить индивидуальные калибровки. В качестве стандарта обязательно применяется топливо конкретного производителя. Октановое число обязательно должно быть предварительно измерено на специальной установке.

Такими установками на территории РФ являются:

• УИТ-65;
• УИТ-85.

Одним из самых эффективных приборов для измерения октанового числа является ОКТАН-ИМ. Стоимость его составляет 40.8 тыс. рублей на 2016 год. Данный прибор обладает встроенной памятью и может вмещать в себя порядка 10 различных калибровок. Точность показаний устройства максимально высока. Наиболее сложным по устройству и эффективности является ОКТАНОМЕТР ПЭ-7300 М.

Стоимость его составляет порядка 50 тыс. рублей. Главным его отличием от более дешевых аналогов является наличие специализированного программного обеспечения. Возможно подключение к персональному компьютеру. При осуществлении расчетов можно учесть показатель температурного режима.

Существует определенная зависимость диэлектрической проницаемости от температуры. Для примера ниже представлена таблица такой зависимости для бензина АИ-98:

Зарубежным дорогостоящим аналогом представленного выше оборудования для измерения октанового числа является SHATOX SX-100M. Стоимость его напрямую от производителя составляет порядка 1800 долларов. Главным и наиболее существенным отличием его от представленных выше устройств является наличие встроенного датчика измерения температуры. В свою очередь ПЭ-7300 определяет данный показатель лишь программно.

Бензины

Вряд ли из сотни опрошенных на АЗС водителей десяток назовет еще какой-либо параметр бензина, кроме октанового числа. Смолы, сера, оксигенаты — это что-то заумное и на заправочной колонке не указанное. Водитель твердо знает, что именно октановое число определяет степень пригодности топлива к использованию в том или ином двигателе. Но речь при этом идет не о том, новенький это двигатель или какой-то древний. Октановое число характеризует только возможность использования данного топлива в автомобилях с той или иной степенью сжатия. Если быть более точным — с меньшим или большим давлением в конце такта сжатия. А поскольку низких давлений сегодня, в общем-то, и не встретить, то и низкооктановый бензин невольно стал считаться чем-то второсортным. Это, мягко говоря, несправедливо.

Что такое октановое число?

Все просто – чем выше это число, тем дольше может сопротивляться бензин самовосплеменению при сжатии. Именно этот показатель и указывают в бензинах 92, 95, 98 и так далее.

Сейчас современные бензины при производстве (различного типа крекингах) имеют число равное примерно – «82-85». Чтобы довести его до нужного значения, в него добавляют специальные присадки, сейчас это спирты или эфиры, таким образом и получаются 92 – 100-е бензины.

Таким образом, можно получить примерные показатели:

• Если степень сжатия (СЖ) менее 10 – то нужно лить 92-й бензин
• Если СЖ от 10 до 12 – нужно использовать 95-й
• Выше 12 – 98-й
• СЖ в 14 – 98 или даже 100-й

Есть ОЧЕНЬ редкие моторы, которые имеют СЖ от 14 до 16 в них используются редкие типы топлива с октановым числом от 102 до 109.

Отдельно стоит отметить ТУРБИРОВАННЫЕ моторы, у них при любой степени сжатия используется не менее 95-го бензина.

Можно ли заливать 98 бензин вместо 95?

Новички автомобильного сообщества часто задают вопрос, можно ли заливать 98 бензин вместо 95? Насколько быстрее поедет автомобиль, заправленный 98-м бензином вместо 95-го, — давайте-ка разберемся.

Чем вообще 98-й бензин отличается от 95-го? Чисто теоретически – октановым числом. Моющие свойства, текучесть, испаряемость – все эти параметры будут примерно близки. Даже более того, возможны варианты, когда 98-й бензин – это действительно лишь та же самая основа, что и у 95-го, но с присадками.

Актуальные Автоновости

Прежде чем спорить, поедет автомобиль быстрее или нет, необходимо влезть в инструкцию по эксплуатации машины и посмотреть, что там вообще говорится про октановое число. Если сказано, что разрешен только 95-й, тогда все остальные рассуждения не имеют смысла. А если увидите, скажем, «95–98» или «не ниже 95», тогда можно рассуждать дальше.

Кстати, зачем вообще лить дорогущий 98-й, если предписан вовсе не он? Аргументов обычно два: одни уповают на то, что 98-й более качественный, а другие убеждены, что на нем машинка поедет быстрее. С первым доводом спорить не стоит: это полная чушь. Октановое число — это не мерило качества бензина, а характеристика антидетонационной способности. Можно, к примеру, нарваться на дрянной 98-й, но не припомнить ни единой проблемы с 80-м, — это лотерея.

А вот поедет ли машинка быстрее? Не факт. Во всяком случае, инструкция, допускающая разные бензины, обычно предлагает заливать 98-й не для повышения максималки, а просто в сильную жару, поскольку рост температуры повышает вероятность появления детонации. Но улучшения динамики при этом никто не обещает.

Понятно, что возможность прироста резвости связана с углом опережения зажигания. Контроллер отслеживает границы зоны детонации, изменяя, насколько это возможно, угол опережения, но на практике эта коррекция может и недотянуть до оптимальной для 98-х области. Опять-таки, если производитель машины указал 98-й бензин как рекомендуемый, то контроллер должен справиться с задачей. Но при штатных регулировках заведомо никаких выигрышей не будет.

Актуальные Автоновости

Любопытно, что сегодня наблюдается тенденция поголовного призыва отказаться от 95-х бензинов в пользу 98-х, да еще и улучшенных. Ряд крупных нефтяных компаний одна за другой проводят презентации с призывами заливать в баки машин исключительно 98-е бензины, да еще с улучшенной моющей способностью. Формальная причина — «предотвращение детонации и преждевременной кончины двигателя». Чем провинились 95-е бензины, рекомендованными автомобилестроителями, нефтяники объяснить не могут…

Тетраэтилсвинец (ТЭС)

Использовать ТЭС в качестве антидетонатора начали еще в 1921 г, и по сегодняшний день он является одним из наиболее дешевых и эффективных средств, но запрещенных почти во всех странах.

Тетраэтилсвинец не применяют в чистом виде, поскольку образующийся металлический свинец осаждается на стенках цилиндров двигателя, что приводит к его отказу. По этой причине в смеси с ТЭС вводят, так называемые, выносители, которые образуют с металлическим свинцом летучие соединения. Выносители обычно представляют собой хлор — или бромсодержащие соединения. Смесь ТЭС и выносителя называют этиловой жидкостью, а бензин, содержащий добавки этиловой жидкости, — этилированным. Этилированным можно считать бензин, содержащий свинца от 0,013 г. на куб дм. и более.

Этиловая жидкость очень эффективна в повышении антидетонационных свойств топлив. Добавка долей процента этиловой жидкости в бензин позволяет увеличить его октановое число на 5—10 пунктов. Самая эффективная концентрация ТЭС составляет 0,5—0,8 г на 1 кг бензина. Более высокие концентрации ведут к повышению токсичности топлива, тогда как детонационная стойкость возрастает незначительно. С ростом содержания ТЭС также может снижаться надёжность работы двигателя из-за накопления свинца в камере сгорания. Если в топливе содержится сера, то эффективность тетраэтилсвинца резко снижается, поскольку образующийся сернистый свинец препятствует разложению перекисей. При хранении этилированных бензинов их детонационная стойкость уменьшается в результате разложения ТЭС. Этот процесс ускоряется при наличии в топливе воды, осадков, смол, хранении при повышенной температуре и др.

Если тетраэтилсвинец считается самой эффективной присадкой, так почему же он запрещен? Ответ прост: ТЭС очень ядовит и является канцерогенным веществом. Он может проникать в кровь человека через поры кожи и постепенно накапливаться в ней. Также возможно попадание в организм через дыхательные пути, что может вызвать тяжёлые заболевания, острые отравления и даже смерть.

В Евросоюзе этилированный бензин был запрещён с 1 января 2000 года, хотя большинство стран-членов ввело подобный запрет значительно раньше. В Великобритании продолжают производить небольшие количества этилированного бензина, облагаемого повышенным налогом. Китай отказался от использования ТЭС в 2000 году, но некоторое количество бензина производится на экспорт. В России этилированный бензин был запрещён с 15 ноября 2002 года.

Разумеется, октаноповышающих присадок на рынке великое множество, но не каждая дает желаемый результат, если и вовсе не причиняет вреда автомобилю и окружающей среде. Мы уверены, наш ТОП поможет производителям выбрать присадку для получения качественного бензина и уберечь автомобили потребителей от возможных негативных последствий.

«Лить ли АИ-98 вместо АИ-95?» и другие заблуждения о бензине

Я надеюсь, вы прочитали первую часть статьи про «наш бензин» и уже не демонизируете его. О недостатках бензина тоже было сказано, но за рамками обсуждения осталось множество других предрассудков, как имеющих рациональное объяснение, так и совершенно беспочвенных. Давайте посмотрим, в чем еще мы слишком часто заблуждаемся?

«Лейте иногда 98-й! »

Не секрет, что современные моторы бывают слишком уж хрупкими. Вроде бы производитель рапортует о новых технологиях, а на деле проблем все больше и больше, и вот уже пятилетняя машина – не желанная покупка, а объект крупных «вливаний» денежных средств и потенциальный источник проблем. И владелец машины, как всегда, остается с ними один на один. Производитель твердит, что машина отличная – и бензина ест мало, и экологичная, да и надежность вон какая, по всем репортам просто блеск, минимум отказов. А в этих ваших интернетах ходят слухи, да и дилер почему-то порой настойчиво советует заливать иногда 98-й бензин, «очистить» мотор и вообще для профилактики. И знаете, дилер по-своему прав. Ведь недостатки двигателя, огрехи эксплуатации можно компенсировать разными способами. Можно усовершенствовать мотор, а можно просто доливать масло и заправляться более высокооктановым бензином. Вот только к очистке мотора это никакого отношения не имеет.

Что такое октановое число бензина и на что оно влияет?

Многие не знают, октановое число бензина — что это такое, какое воздействие этот показатель топлива оказывает на функционирование бензинового двигателя внутреннего сгорания.

Показатель является мерой химической устойчивости бензина к самопроизвольному горению. Чем он выше, тем более стойкое топливо к детонированию. Самопроизвольное горение провоцирует повышенный износ мотора и уменьшает его рабочий ресурс.

В процессе функционирования бензинового ДВС в момент осуществления сжатия поршень начинает сжимать топливную смесь. При достижении высокого давления она способна самопроизвольно загораться. Такое явление представляет проблему, если оно происходит до того момента, как свеча подаст искру.

Детонирующая топливно-воздушная смесь провоцирует появление волн высокого давления, сталкивающихся между собой. Такое состояние приводит к прогоранию поршней в цилиндрах двигателя и к повышенному износу всей конструкции.

Для исключения возникновения негативного явления на новых автомобилях устанавливается система предупреждения. Она обеспечивает контроль развития негативных процессов при работе мотора. Такая система состоит из специальных датчиков, регистрирующих характерные для детонации изменения и управляемых компьютерным блоком.

При появлении изменений происходит смена режима работы двигателя, которая препятствует детонации.

Что может произойти если залить не тот бензин?

Главной проблемой, которая может возникнуть, является детонационные разрушения внутренних компонентов силового агрегата. Его элементы рассчитаны на определенные виды нагрузок, превышение которых недопустимо. В случае чрезмерной детонации внутри камер сгорания, происходит появление микротрещин, со временем приводящих деталь к выходу из строя.

Вторым немаловажным негативным фактором служит появление сажевых отложений, приводящих к проблемам в топливном тракте, форсунках, свечах, каталитическом нейтрализаторе и множестве других узлов и систем, участвующих в работе транспортного средства. Их восстановление потребует достаточного количества хлопот, а иногда и серьезных денежных средств.

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.

Малое Инновационное Предприятие Губкинского Университета»Химия Топливно-Энергетического Комплекса»

Процесс производства современного бензина далеко не так прост, как иногда кажется. Если просто перегнать нефть, то полученная бензиновая фракция будет обладать крайне низким октановым числом (на уровне 55 – 60 ед. по моторному методу). Этот бензин называется прямогонным и не может быть использован напрямую в автомобильном двигателе как ввиду низкого октанового числа, так и из-за высокого содержания серы, строго нормируемого современными экологическими стандартами.

Такой бензин имеет два пути: его могут отправить на нефтехимические предприятия, где из него после целого ряда превращений будут изготовлены различные полимеры, растворители и химические волокна. Или же бензин может подвергнутся дальнейшим превращениям на специальных установках НПЗ, в результате чего его качество значительно улучшиться. Об этих установках расскажем более подробно:

Риформинг

Сырьем для каталитического риформинга является прямогонная бензиновая фракция, выкипающая в пределах от 80 до 180°С, очищенная от серы. Часто установка гидроочистки комбинируется с установкой риформинга в одну. Переходя через последовательные реакторы, заполненные катализатором с содержанием платины под воздействием высокой температуры 490-530°С и давления до 3 Мпа, образуются высокооктановые ароматические углеводороды – ценный компонент бензина. Также в процессе образуется значительное количество водорода, который используется на НПЗ для очистки от серы не только бензиновых, но и дизельных фракций.

Процесс риформинга долгое время являлся основным процессом для получения высокооктановых бензинов. Но современными экологическими стандартами содержание ароматики в бензине ограничено 35%, поэтому производители топлива вынуждены использовать и другие способы повышения октанового числа.

Изомеризация

Другим распространенным процессом производства высокооктановых фракций является изомеризация алканов. Нормальные неразветвленные алканы обладают намного меньшей детонационной стойкостью, чем алканы с изостроением. Так, например, октановое число н-пентана составляет 61,8 ед. по моторному методу, а его изомер – изопентан имеет октановое число уже 93 ед.! В наиболее часто применяющейся изомеризации с рециклом на специальных катализаторах при давлении 2-3 Мпа и температуре до 400 градусов легкие алканы превращаются в свои изомеры, применяемые для производства бензинов АИ-92 и АИ-95.

Алкилирование

Самым современным процессом для получения высокоокачественных компонентов бензина является алкилирование. Процесс алкилирования направлен на получение высокооктановых компонентов автомобильного бензина из непредельных углеводородных газов. Не смотря на сложность процесса и применение серной или фтористоводородной кислоты в процессе производства, качество получаемого продукта оправдывает все трудности.

Каталитический крекинг

Все перечисленные выше процессы направлены в первую очередь направлены на улучшение имеющегося сырья. Каталитический крекинг в отличие от них позволяет значительно увеличить объем выпускаемого бензина. В процессе каталитического крекинга вырабатывается высокооктановый бензин с октановым числом по исследовательскому методу 88-91 единиц. Основной недостаток бензина каталитического крекинга — высокое содержание непредельных углеводородов (до 30%) и серы (0,1-0,5%), что плохо влияет на стабильность топлива при хранении. Бензин быстро желтеет из-за полимеризации и окисления олефинов и потому не может применяться без смешения с другими бензиновыми фракциями.

Компаундирование

И вот наконец, когда все нужные компоненты получены, продукты, полученные риформингом, изомеризацией, алкилированием и каталитическим крекингом смешиваются на блоке компаундирования. При этом зачастую полученный товарный бензин имеет октановое число на уровне 89-90 ед. и чтобы получить требуемое значение 92 или 95 используют МТБЭ. После запрета в экологическом классе 5 монометиланилина, метил-трет-бутиловый эфир остается на сегодня единственным проверенным и разрешенным способом поднятия октанового числа.

Зачем нужна инструкция

Использование указанной в документации на транспортное средство марки бензина позволяет получить максимальные показатели мощности и динамических характеристик. Проще говоря, заправленный более дорогим топливом автомобиль в эксплуатации будет вести себя более отзывчиво и развивать большую мощность.

В большинстве случаев в инструкции указывается одна рекомендуемая марка топлива, но иногда могут упоминаться и другие, которые могут выступать заменителями в случае отсутствия возможности заправиться основной.

Например, «Лада Веста» может эксплуатироваться не только на рекомендуемом АИ-95, но и на АИ-92/АИ-98. Аналогичная ситуация и с некоторыми моделями Ford, оснащенными турбодвигателями EcoBoost – производитель официально разрешает использовать «92-й» в качестве постоянного топлива.

Про степень сжатия

Итак, сперва разберемся с данным определением. Степень сжатия – это геометрическая безразмерная величина, которая вычисляется по следующему принципу. Полный объем цилиндра делится на объем камеры сгорания. В результате и получается степень сжатия. На двигателях старых ВАЗов данная величина составляла около 8 единиц. А моторы старых ЗИЛов и ГАЗонов имели степень сжатия, равную 6. Сейчас же картина изменилась. Современные иномарки имеют данные показатели в 12 и более единиц. Наиболее технологичным сейчас является мотор «СкайАктив» от компании «Мазда». Его степень сжатия увеличили до 14 единиц.

Что определяет данное число? Чем оно выше, тем больше вероятность, что смесь внутри камеры самовоспламенится от большого давления. Также отметим, что степень сжатия определяет мощность и расход топлива. Соответственно, чем выше данное число, тем мощнее и экономичнее мотор, и наоборот (двигатели ЗИЛов как раз являются прямым подтверждением). И чтобы топливо могло противостоять самовоспламенению, оно должно обладать определенными характеристиками. Отсюда и пошло понятие «октановое число». Об этом расскажем далее.

В чем разница?

Главное отличие между АИ-92 и АИ-95 – в качестве. Параметром его оценки является объем используемых в производстве веществ, содержащих спирт. Эти продукты считают добавочными в производстве топливных смесей. По количественному содержанию в 95 топливе таких включений больше, но всего на несколько единиц, чем в АИ-92.

Это отличие, по сути – не существенное, потому радикальной разницы при использовании автомобиля в работе двигателя вряд ли заметит даже водитель с внушительным опытом. Лучше использовать топливо, с таким октановым числом, которое рекомендовал производитель, но, проблем при замене АИ-92 бензином АИ-95 не возникнет, как и в обратном случае. Основным критерием выбора должно выступать качество, потому стоит рассматривать авторитет производителя, тогда двигатель не пострадает.

В каких случаях стоит залить 98-й?

Существуют форс-мажорные обстоятельства, при которых заливать 98 просто-таки необходимо. Самое распространенное – когда вы были вынуждены заправиться на незнакомой бензоколонке, и с вашим движком начались какие-то чудеса: машина идет рывками, заводится через раз, постреливает, тупит. Скорее всего, подсунули вам что-то настолько некачественное, что мотор просто не может это переварить.

Опытные водители советуют долить в бак 5-10 литров АИ-98 (в зависимости от того, сколько в него было налито подозрительной жидкости) и целеустремленно ехать на СТО для диагностики.

В целом, чтобы решить, можно ли заливать 98 бензин вместо 95, стоит почитать инструкцию, составленную производителем. Там рекомендованы наиболее подходящие марки топлива, и самым разумным будет придерживаться этих рекомендаций. Конечно, если вас не настиг форс-мажор.