Означает октановое. Деликатес для мотора: кому и для чего нужен гоночный бензин? Виды октановых чисел

Многим автолюбителям было бы интересно узнать об октановом числе бензина. Каждый день они заправляют свой автомобиль каким-то определенным бензином, даже не задумываясь, что означает та или иная цифра (92,95 или 80). В данной статье приведем основную информацию, которую должен знать любой уважающий себя владелец транспортного средства.

Октановое число. Что это?

Данное определение характеризует меру химической стойкости топлива к возгоранию. То есть чем выше октановое число, тем устойчивее топливо к самопроизвольному зажиганию. Это очень важно. В процессе движения поршня (в крайне верхнем положении) топливно-воздушная смесь может находиться под большим давлением. Если октановое число низкое, то бензин воспламеняется (без участия искры). Данное явление крайне негативно сказывается на двигателе.

Наверное, каждый владелец отечественных авто знает на себе, что такое детонация. Так вот данное явление происходит как раз по причине плохого качества бензина. В процессе работы двигателя могут появляться лишние шумы, которые очень надоедают автолюбителям. Происходит это из-за столкновения волн высокого давления, образующихся в процессе неправильной работы мотора.

Чем опасна детонация?

Для двигателя наличие детонации – это крайне опасный момент. Неконтролируемое возгорание может привести к расплавлению поршневых отверстий. В большинстве случаев могут даже погнуться шатуны. В конечном итоге мотор потребует капитального ремонта. К счастью, на современных авто подобная поломка исключена, ведь управление осуществляется с помощью компьютерных блоков. Здесь в действие вступают специальные датчики, которые отслеживают появление детонаций. Как только подобные проявления обнаруживаются, специальный модуль возвращает контроль над топливной смесью. В зависимости от ситуации, может быть снижен уровень наддува или оттянуто время воспламенения свечи. То есть компьютерный блок самостоятельно производит защиту двигателя.

Чем выше степень сжатия поршней в двигателе, тем выше его мощность при минимально объеме бензиновой смеси. В современных машинах степень сжатия может составлять 10:1, но в некоторых случаях она может быть выше. Вопреки стереотипу многих автолюбителей двигатель с наддувом имеет, наоборот, меньшую степень сжатия. Производители машин обязательно должны учитывать степень сжатия и контролировать данный параметр. Максимальная величина сжатия в спортивных машинах, поэтому там обязательно должно использоваться высокооктановое топливо.

Важно помнить, что внутрицилиндровое давление нуждается в качественном топливе с высоким октановым числом. Только в этом случае можно будет гарантировать отсутствие самовоспламенения. Конечно, ошибка не исключена и в бак может попасть совершенно не тот вид топлива.

Что произойдет, если в баке оказался бензин с низким октановым числом?

Допустим, у человека новая иномарка, в которую он залил вместо бензина с 95-м или 98-м октановым числом, топливо с классом 80. Первым признаком будет появление нехарактерных для двигателя шумов. Следовательно, до ближайшей заправки необходимо ехать очень аккуратно, не форсируя число оборотов. Вполне естественно, что в двигателе снизится производительность, возрастет «прожорливость» транспортного средства. Существенно снизится прочность выхлопного катализатора из-за попадания в него тепла. Таким образом, нужно заливать в бак только рекомендованное производителем топливо.

Можно ли самостоятельно высчитать октановое число?

Существует два популярных способа, которые позволяют произвести точный расчет октанового числа – моторный и исследовательский. Любой из этих методов должен реализовываться в специальных условиях. Для начала производится подбор качественных смесей эталонных углеводородов с числом 100, а также нормального n-гептана с числом 0. Далее определение октанового числа осуществляется на специальной установке. В моторном способе производится имитация высокой нагрузки мотора. При этом смесь хорошо прогревается до температуры 150 градусов Цельсия. Во время эксперимента частота вращения мотора должна находиться на уровне 900 оборотов в минуту. При исследовательском методе смесь не будет нагреваться, а частота вращения будет находиться на уровне 600 оборотов в минуту. Сразу стоит отметить, что в случае с исследовательским методом октановое число получится на несколько единиц выше (чаще всего на 7-10). Существует старый ГОСТ, согласно которого измерение октанового числа 76 и 72 бензина производится при помощи моторного способа. Что касается высокооктанового топлива (от 93 до 98), то оно тестируется исключительно исследовательским методом. Есть еще один способ определения октанового числа, который доступен каждому рядовому – применение специального прибора. Но здесь на высокую точность измерения рассчитывать не приходится – погрешность однозначно будет.

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.

Можно ли поднять октановое число бензина?

Чаще всего для повышения октанового числа бензина в него добавляются различные парафиновые и ароматические углеводороды. При этом очень важно, чтобы данные элементы имели разветвленные структуры. Чем сильнее запах бензина, тем выше его октановое число. Именно поэтому в открытой емкости хранить бензин не рекомендуется – это может привести к снижению данного параметра. Еще один метод – применение специальных присадок, многие из которых, кстати, запрещены из-за повышенного вреда природе. Кстати, буква «И» в аббревиатуре «Аи» означает, что измерение октанового числа производилось исследовательским методом. Добавки на основе спирта Одним из часто ранее применяемых методов является добавление спирта. Причем это мог быть как этиловый, так и метиловый. Например, если к бензину с октановым числом 92 добавить 1/10 часть этилового спирта, то его показатель стойкости к детонации увеличится до 95. Сопутствующим эффектом будет существенное снижение токсичности выхлопа.

Но важно помнить, что увеличение октанового числа таким способом приводит к быстрому возрастанию давления паров. Что может стать причиной возникновения паровых пробок в системе топливопровода.

К тому же спирт очень гигроскопичен. Необходимо применять специальные методы хранения подобного топлива, осуществлять контроль за количеством воды в смеси. Попадание её в двигатель может стать причиной серьезных поломок, необходимости дорогостоящего ремонта. Присадка для повышения октанового числа бензина В отличие от понижения октанового числа повышение данного показателя обычно какие-либо затруднения не вызывает. Существует множество специальных присадок, позволяющих манипулировать данным показателем. Величина такого повышения, а также иные параметры зависят именно от конкретного типа продукта. Наиболее популярные сегодня присадки: «Октан Плюс» Octane Plus - повышение на 2-2.5 единиц; Lavr Next Octane Plus - повышение до 6 единиц; Astrohim Октан Плюс - повышение на 3-5 единиц. Необходимо использовать бензин лишь с параметрами рекомендованными производителем. В противном случае велика вероятность возникновения самых разных проблем с двигателем.

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 . 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.

Как определить октановое число бензина

ОЧМ, согласно ГОСТу 511/82, измеряют с применением специальной установки УИТ65М, состоящей из следующих компонентов:

прибора, измеряющего детонацию;
одноцилиндрового мотора, характеризующегося динамической степенью сжатия и степени детонации;
приборов, предназначенных для регулирования вероятности возникновения детонационных процессов.

Сам алгоритм измерений заключается в следующем:

в двигатель заливают испытываемое топливо и, манипулируя степенью сжатия, добиваются появления детонационных явлений конкретной величины;
составляют эталонную смесь, характеризующуюся такой же величиной детонации, и по соотношению н-гептана к изооктану определяют ОЧ исходного топлива.

ГОСТом 8226/82 описывается процедура измерения ОЧ исследовательским методом. В этом случае режим работы мотора характеризуется меньшими нагрузками, в результате чего ОЧИ всегда получается по номиналу несколько большим ОЧМ. Если возникает необходимость самостоятельного измерения октанового числа, это можно сделать с помощью приборов, имеющихся в свободной продаже. В качестве примера можно привести октанометр, в котором используется метод измерений, основанный на диэлетрической проницаемости жидкого топлива (эта величина изменяется пропорционально октановому числу).

Особенность метода заключается в составлении калибровочной шкалы, позволяющей определить ОЧ с приемлемой точностью. Для построения такой шкалы потребуется некоторое количество н-гептана и бензина с точно установленным октановым числом. Аналогичная процедура может быть использована и для определения цетанового числа для дизтоплива. Возможность применения данного метода основана на том факте, что в настоящее время бензин изготовляется без использования метода прямой перегонки, а посредством технологии кампаудинга, или смешивания компонентов. Однако определение октанового числа бензина этим методом имеет и недостатки:

для выполнения исследований необходимо иметь уже идентифицированное топливо;
влияние внешних факторов может сильно исказить результаты измерений;
метод неприемлем для измерений бензинов разных видов и произведенных разными способами;
каждый прибор должен калиброваться с использованием эталонных устройств;
измерения должны проводиться при тщательном соблюдении температурного режима, приведённого в спецификации устройства.

Все приборы, измеряющие ОЧ, используют аналогичный принцип измерений, и потому их достоинства и недостатки в целом идентичны. Отметим, что октановое число может быть больше 100 за счет включения в бензин определённых добавок, однако ни один из таких приборов не в состоянии работать с такими жидкостями.

Одним из самых доступных октанометров является отечественная разработка ОКТИС, которую можно приобрести ориентировочно за 3500 рублей. Более точен и надёжен немецкий прибор Digatron, однако и стоит он в несколько раз выше, порядка 600 евро. Тем не менее, именно он считается самым востребованным на российском рынке. Для его работы необходимо эталонное топливо, которое сравнивается с исследуемым, и на основании этого делаются выводы об октановом числе последнего. Недостаток данного октанометра, как и других аналогов, заключается в том, что для каждого измеряемого бензина от разных производителей потребуется соответствующий эталонный образец, поскольку в этом случае калибровочная зависимость между ОЧ и диэлектрической проницаемостью будет различаться. Кроме того, каждое измерение должно сопровождаться выполнением калибровочных процедур, что также влияет на точность измерений и надёжность полученных результатов.

Достаточно дорогим, но эффективным прибором российского производства является октанометр ОКТАН-ИМ (45-50 тысяч рублей). Среди его особенностей – наличие встроенной памяти, позволяющей хранить до 10 калибровок. Точность устройства не вызывает нареканий.

Прибор ПЭ-7300 М входит в эту же ценовую категорию, а его «фишкой» является фирменное программное обеспечение, позволяющее сопрягаться с компьютером/ноутбуком. Октанометр умеет учитывать температурный фактор, что увеличивает точность измерений (диэлектрическая проницаемость имеет слабо выраженную зависимость от температуры окружающей среды).

Примерно аналогичный функционал заложен в прибор SHATOX SX-100M стоимостью около 1800 долларов. Он оснащён температурным датчиком и потому измеряет данный показатель более точно, чем ПЭ-7300, который делает это чисто программным способом. Независимо от того, измеряете ли вы октановое число 92 или 95 бензина, при наличии эталонного образца топлива результаты должны совпадать с требуемой точностью, но в пределах одной партии бензина. Другие поставки, даже от того же производителя, могут потребовать дополнительной калибровки прибора.

Степень сжатия и ОЧ

Все возможные разновидности бензинов характеризуются вполне конкретным показателем степени сжатия, который регламентируется ГОСТом. Ознакомиться с соответствием октанового числа степени сжатия можно из следующей таблицы:

Название бензина	ОЧ		ГОСТ	Степень сжатия
Название бензина	ОЧИ	ОЧМ	ГОСТ	Степень сжатия
А72		72	208477	7.00
А76		76	208477	7.50
АИ80	80	76	5110597	8.00
АИ91	91	82.5	ФС 5110597	9.00
АИ92	92	83	ТУ 38001168/97	9.20
АИ93	93	85	208477	9.30
АИ95	95	85	ФС 5110597	9.50
АИ96	96	85	ТУ 38001168/97	9.60
АИ98	98	87	ФС 5110597	10.00

В настоящее время в сети отечественных АЗС бензин марок 76/80 уже не встретишь. Однако техника, рассчитанная именно на эти сорта бензина, всё еще имеется и, как мы отмечали выше, работать на бензине с более высоким октановым числом она не может. Так что потребность в низкооктановых бензинах сохраняется на достаточно стабильном, хоть и относительно невысоком уровне. Выход из сложившейся ситуации имеется – искусственное уменьшение октанового числа бензина до требуемых показателей. В домашних условиях сделать это тоже можно, но достаточно приблизительно. Если у вас, к примеру, имеется мотоблок, выпущенный более 10 лет назад, вам потребуется понизить октановое число с 95 на 80.

Самый простой способ – просто открыть . При взаимодействии с воздухом ежедневно ОЧ будет снижаться примерно на 0.5 единиц, так что процедура займёт около месяца. Очевидные минусы способа – длительность. Вторым, более употребительным методом, можно назвать разбавление бензина керосином. И хотя именно он считается самым распространённым в отношении автомобилей, работающих на низкооктановых бензинах, его основной недостаток заключается в сложности подбора требуемой пропорции, то есть точность метода весьма низка. Впрочем, то же можно сказать и о первом методе, так что в любом случае потребуется измерение ОЧ с использованием октанометра.

Как повысить октановое число бензина

Встречаются и противоположные ситуации, когда на заправке в наличии имеется только 92-й бензин, а требуется 95/98. В этом случае можно попытаться самостоятельно поднять октановое число бензина, для чего в горючее добавляют специальное вещество, обобщённо именуемое антидетонатором. Рассмотрим все основные добавки, используемые в качестве антидетонатора. Обычный этиловый (метиловый) спирт вполне может поднять ОЧ на необходимую величину. Добавив на 10 литров 92 бензина литр спирта, можно получить топливо с ОЧ, равным 95. Такая смесь, кстати, будет характеризоваться менее токсичным составом выхлопа, однако данный способ имеет и минусы. Одним из них считается увеличение давления паров ТВС, что приводит к увеличению вероятности образования пробок в топливной магистрали системы питания автомобиля. Второй недостаток спиртовой смеси – увеличение гигроскопичности, что исключает возможность хранения топлива сколь-нибудь долго в открытом виде из-за возможности накопления в бензине критической массы воды.

Тетраэтилсвинец обладает физическими характеристиками, делающими его одним из наиболее эффективных антидетонаторов. Это и высокая вязкость, и очень большая температура закипания (порядка двух тысяч градусов). Впервые был использован в качестве присадки, повышающей ОЧ, почти столетие назад – в 1921 году. Позволяет увеличить ОЧ на 15-17 единиц. Именно это вещество чаще всего используется для увеличения октанового числа бензина своими руками. К сожалению, и у тетраэтилсвинца есть недостатки, ограничивающие его применение. Это – образование окисла свинца при сгорании разбавленного горючего. Это вещество образует осадок, оседающий на внутренних поверхностях поршней, клапанов и других узлов ЦПГ.

Чтобы минимизировать образование такого нагара, в тетраэтилсвинец добавляют специальные вещества (дирометан, бромэтил, дибромпропан), которые связывают продукты сгорания свинца, способствуя их выводу наружу через выпускной тракт.

Лучшие цены и условия на покупку новых авто

Кредит 6,5% / Рассрочка / Trade-in / 98% одобрений / Подарки в салоне

Мас Моторс

Чтобы понять, подходит ли автомобилю та или иная марка топлива, автолюбители смотрят на его октановое число (ОЧ). Но, далеко не все понимают, что такое октановое число, на что оно влияет и почему важно заправлять машину именно тем топливом на которое она рассчитана.

Во время работы автомобильного двигателя смесь воздуха и паров бензина сжимается до определённой величины поршнями цилиндров, после чего поджигается электрической искрой. Энергия сгорания бензиновых паров, собственно говоря, является той силой, которая вращает колёса машины.

Однако если сжать топливно-воздушную смесь слишком сильно, она может воспламениться самопроизвольно, не дожидаясь искрового зажигания. Этот процесс называется детонацией и приводит к повышенному износу и поломке двигателя. В современных автомобилях с этим пытаются бороться с помощью специальных датчиков, которые фиксируют детонацию и подают сигнал на бортовой компьютер, который либо корректирует топливный цикл, либо, если опасность детонации устранить невозможно, просто блокирует работу мотора.

Но, современных технологий недостаточно, для корректной работы двигателя обязательно нужно подходящее топливо. Показатель стойкости бензина к самовоспламенению при сжатии называют октановым числом топлива. Чем выше октановое число, тем более высокое давление может выдержать бензин при сжатии в камере двигателя.

Чем опасна детонация

Как было сказано выше, в процессе работы автомобильного двигателя смесь бензина и воздуха сжимается поршнем, воспламеняется электрической искрой и сгорает, выделяя энергию, которая направляется на вращение колёс. Чем больше удаётся сжать воздушно-бензиновую смесь, тем выше будет эффективность двигателя. Но увеличение силы сжатия приводит к самопроизвольной детонации бензина.

Детонация приводит к деформированию поршней и шатунов. Элементы двигателя, соприкасаясь между собой, издают лязгающие звуки и спустя непродолжительное время приходят в полную негодность. Если двигатель некоторое время работает на низкооктановом топливе, то из-за детонации:

прогорают клапаны;
плавятся и деформируются поршни;
сгибаются шатуны;
перегревается двигатель.

Всё это неизбежно приводит к быстрой поломке. Разрушения элементов двигателя могут оказаться настолько серьёзными, что потребуется полная замена силового агрегата.

Как повышают октановое число бензина

Во второй половине ХХ века наиболее популярным способом повышения октанового числа бензина было добавление в его состав тетраэтилсвинца. Это вещество эффективно понижает способность топлива к детонации. Промышленным способом изготовить тетраэтилсвинец несложно, причём его стоимость практически не влияет на конечную цену топлива.

В настоящее время тетраэтилсвинец запрещён к производству практически во всех странах мира. Вместо него в качестве присадок, повышающих октановое число, используются углеводороды ароматической и парафиновой группы. К сожалению, многие из этих веществ чрезвычайно легко испаряются, поэтому при длительном хранении октановое число топлива падает. Если вы зальёте в обычную канистру 95-й бензин и оставите в гараже на несколько недель, за это время он самопроизвольно превратится в 92-й или даже 80-й. Поэтому держать запас бензина для современного авто не имеет смысла.

Как понижают октановое число

До сих пор в нашей стране используется большое количество техники, рассчитанной на использование низкооктановых бензинов – 80-го и даже 76-го. Речь идёт не только о старых марках машин, но и о мотоблоках, бензиновых генераторах и других устройствах. Покупка новых агрегатов обойдётся владельцам слишком дорого, поэтому методы понижения октанового числа достаточно актуальны для наших автовладельцев.

Наиболее простым способом, применяемым народными умельцами, является выпаривание присадок. Считается, что если оставить канистру с бензином открытой, то каждый день октановое число будет понижаться на 0,5. Таким образом, чтобы превратить 92-й бензин в 80-й, потребуется две недели.

В некоторых случаях сходный эффект даёт смешивание бензина в определённой пропорции с керосином. Одно время этот способ широко применялся владельцами старых машин. Но, способ не прижился, так как пропорция разбавления должна каждый раз определяться эмпирическим путём.

Измерение октанового числа

К сожалению, даже приобретение топлива на заправочной станции не всегда гарантирует соблюдение заявленной величины его октанового числа. Однако в домашних условиях замерить его чрезвычайно сложно, для этого требуется специальное оборудование и эталонные химические вещества. В лабораториях измерение выполняют двумя способами – моторным и исследовательским. Оба основаны на сравнении бензина с эталонным углеводородом, октановое число которого равно 100, и с n-гептаном, обладающим нулевым показателем.

Моторный способ. Разогретую до 150 градусов топливную смесь подают в двигатель, который разгоняют до 900 об/мин. Моторный способ лучше всего подходит для низкооктановых марок топлива.
Исследовательский способ. Топливную смесь подают в двигатель без предварительного нагрева, частота вращения составляет 600 об/мин. Этот метод эффективен для замеров бензина с октановым числом свыше 92.

Кроме того, для измерения октанового числа применяют специальные приборы. Однако они не пользуются высокой популярностью, так как дают слишком большой разброс результатов при замерах.

ОКТАНОВОЕ ЧИСЛО –мера детонационной стойкости бензина и моторных масел.

Во всем мире производится и потребляется огромное количество бензина – как автомобильное топливо. Чтобы бензин сгорал в цилиндрах автомобиля «правильно», он должен обладать рядом свойств. Одно из важнейших – октановое число. Именно оно написано на всех бензозаправках, и от него зависит качество и цена бензина. Когда из выхлопной трубы валит черный дым, а двигатель издает резкие звуки, это означает, что бензин в цилиндрах вместо сгорания с положенной ему скоростью 15–60 м/с начинает взрываться – детонировать со скоростью 2000–2500 м/с (см . ВЗРЫВЧАТЫЕ ВЕЩЕСТВА). Детонационная волна многократно отражается от стенок цилиндра, создавая неприятный звук, резко снижая мощность двигателя и ускоряя его износ.

Причина детонации – выделение энергии при повышенном образовании гидропероксидов ROOH в парах бензина при их окислении кислородом воздуха (см . ПЕРОКСИДЫ). Если концентрация гидропероксидов превысит некоторый предел, произойдет их взрывной распад. Взрыв пероксидов протекает по механизму разветвленно-цепных реакций (см . ЦЕПНЫЕ РЕАКЦИИ). Для повышения детонационной стойкости есть два пути. Первый – повысить в составе бензина долю разветвленных и ароматических соединений. Второй – ввести в топливо небольшие количества специальных добавок. Обычно используют оба пути.

Чтобы определить антидетонационные свойства полученной смеси, в 1930-х была предложена специальная шкала, в соответствии с которой стойкость данного бензина к детонации сравнивается со стойкостью стандартных смесей. В качестве стандартов были выбраны два вещества: гептан нормального строения и один из изомеров октана – 2,2,4,-триметилпентан (его называют «изооктаном»). Смесь паров гептана с воздухом при сильном сжатии легко детонирует, поэтому качество гептана как топлива считается нулевым. Изооктан, будучи разветвленным углеводородом, устойчив к детонации, и его качество принимают равным 100. Октановое число определяют так. Готовят смесь из нормального гептана и изооктана, которая по своим характеристикам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание изооктана в этой смеси и есть октановое число бензина. Существуют горючие жидкости с более высокими антидетонационными характеристиками, чем изооктан. Добавки таких жидкостей позволяют получить бензин с октановым числом более 100. Для оценки октанового числа выше 100 создана условная шкала, в которой используют изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца Pb(C 2 H 5) 4 . Известно, что это вещество уже в очень малых концентрациях значительно повышает октановое число бензина. Зная, сколько тетраэтилсвинца надо добавить в бензин, чтобы повысить его октановое число на одну единицу, несложно приготовить из изооктана стандартные смеси с октановым числом 101, 102 и т.д.

Октановое число определяют разными способами. Для автомобильных бензинов применяют два метода – моторный и исследовательский. В первом случае моделируют работу двигателя в условиях больших нагрузок (движение по шоссе с высокой скоростью), во втором – в городских условиях (скорость движения невелика и происходят частые остановки). Буква «И» в марке бензина АИ-93 как раз и означает, что октановое число этого бензина получено исследовательским методом. А если указано, что октановое число бензина равно просто 76, то это означает, что оно получено моторным методом.

Роль строения углеводорода наглядно видна из таблицы, в которой приведены октановые числа некоторых чистых химических соединений, полученные моторным методом:

Видно, что повышению октанового числа способствуют разветвление цепи, введение двойной связи и появление ароматического кольца. Например, если в результате изомеризации нормального гексана (процесс идет в присутствии катализатора) получить смесь разветвленных изомеров этого углеводорода:

н -C 6 H 14 ® (CH 3) 2 CHCH(CH 3) 2 + (CH 3) 2 CHCH 2 CH 2 CH 3 + CH 3 CH(C 2 H 5) 2 , то октановое октановое число смеси повысится сразу на 20 единиц.

Бензин, получаемый из нефти простой перегонкой (такой бензин называется прямогонным), имеет низкое октановое число – в пределах 41–56, поэтому сейчас такой бензин не используется. Для повышения октанового числа используют более современные методы переработки нефти (термический и каталитический крекинг, риформинг). Термический крекинг (от английского cracking – расщепление) производят нагреванием нефти до 450–550 о С под давлением в несколько атмосфер. При этом молекулы тяжелых углеводородов, которых много в сырой нефти, расщепляются до более коротких, среди которых много непредельных. Первую в мире установку по крекингу жидкой нефти запатентовали российские инженеры В.Г.Шухов и С.Гаврилов (модель этой установки, сделанная по подлинному чертежу патента, полученного Шуховым в 1891, находится в Политехническом музее в Москве). У бензина термического крекинга октановое число повышается до 65–70. В ходе каталитического крекинга процесс ведут в присутствии алюмосиликатного катализатора. У бензина каталитического крекинга октановое число повышается до 75–81. Риформинг (от английского reform – преобразовывать, улучшать) проводят в присутствии катализаторов, способствующих ароматизации насыщенных углеводородов и повышающих долю ароматических углеводородов с 10 до 60%. Раньше в качестве катализаторов применяли оксиды молибдена и алюминия, сейчас используют катализаторы, содержащие платину (поэтому такой процесс называют платформингом). У бензина, получаемого путем каталитического риформинга, октановое число еще выше и равно 77–86.

Для повышения октанового числа в бензин вводят также так называемые высокооктановые компоненты. К ним относятся ароматические углеводороды с короткой разветвленной боковой цепью, например, кумол С 6 Н 5 СН(СН 3) 2 . Другая добавка – так называемый алкилат (алкилбензин), смесь насыщенных углеводородов изостроения, получаемая алкилированием изобутана непредельными углеводородами – алкенами, в основном бутиленами. В результате образуется смесь изооктанов:

СН 3 СН(СН 3) 2 + СН 3 СН=СНСН 3 ® СН 3 С(СН 3) 2 СН(СН 3)СН 2 СН 3 (2,2,3-триметилпентан); СН 3 СН(СН 3) 2 + (СН 3) 2 С=СН 2 ® СН 3 С(СН 3) 2 СН 2 СН(СН 3) 2 (2,2,4-триметилпентан). Алкилат имеет октановое число не менее 90–91,5. Очень эффективно введение в бензин добавки метил-трет -бутилового эфира СН 3 –О–С(СН 3) 3 – нетоксичной жидкости с октановым числом 117; в бензин можно добавлять до 11% этого вещества без снижения его эксплуатационных характеристик. Таким образом, современный автомобильный бензин – это сложная смесь углеводородов, полученных в различных процессах переработки нефти, и специальных добавок.

Чтобы повысить октановое число бензина, широко используют и второй метод: добавляют в него специальные вещества – антидетонаторы. Самым первым из них был сравнительно недорогой и очень эффективный тетраэтилсвинец – бесцветная токсичная жидкость. При высокой температуре в молекулах этого соединения легко рвутся связи Pb–C, с образованием этильных радикалов (см . СВОБОДНЫЕ РАДИКАЛЫ):

Pb(C 2 H 5) 4 = Pb + 4C 2 H 5 . Атомы свинца легко окисляются кислородом до оксидов свинца (в зависимости от температуры образуются смеси PbO и PbO 2), а диоксид эффективно разрушает гидропероксиды с образованием малоактивных соединений – альдегидов, спиртов и др., например: 2RCH 2 COOH + 2PbO 2 ® 2RCHO + 2PbO + O 2 . Чтобы образовавшиеся при сгорании тетраэтилсвинца оксиды свинца не отлагались на внутренних деталях двигателя, в бензин одновременно вводят специальный «выноситель» свинца (0,3–0,4%), обычно это этилбромид C 2 H 5 Br и дибромпропан C 3 H 6 Br 2 . Тогда свинец выносится вместе с выхлопными газами в виде бромида PbBr 2 . Смесь тетраэтилсвинца с этилбромидом называется этиловой жидкостью, а бензин с такой добавкой называется этилированным (чтобы отличить этилированный бензин от обычного, его окрашивают). Добавка всего 0,1% тетраэтилсвинца может повысить октановое число бензина на 10 единиц. В авиационные бензины добавляют до 0,3% тетраэтилсвинца. Однако это соединение высокотоксично: предельно допустимая концентрация его паров в воздухе равна всего 0,005 мг/м 3 – намного меньше, чем у хлора. Кроме того, ядовитые соединения свинца сильно загрязняют пришоссейные участки земли. Все это привело во многих странах к полному запрещению этилированного бензина в качестве автомобильного топлива или к значительному ограничению его применения.

Были разработаны и другие, менее токсичные антидетонаторы, например, трикарбонил(232-циклопентадиенил)марганец Mn(CO) 3 (C 5 H 5), димер карбонил(232-циклопентадиенил)никеля 2 , ферроцен Fe(C 5 H 5) 2 . К сожалению, эти антидетонаторы слишком дороги, а кроме того образуют твердый нагар на стенках цилиндров в значительно бóльших количествах, чем тетраэтилсвинец, так что работа в этой области продолжается.

Роль увеличения октанового числа можно проиллюстрировать на примере авиационного бензина во время Второй мировой войны. Эту войну часто называют «войной моторов». Моторы – это танки, самоходные пушки, самолеты. Для моторов необходимо топливо, и определенную роль в поражении Германии и ее союзников сыграла нехватка топлива. Менее известный, но не менее важный фактор – наличие у стран антигитлеровской коалиции лучшего по качеству бензина. У немцев и японцев октановое число авиационных бензинов не превышало 87–90, тогда как у их противников оно было не менее 100. Хотя разница может показаться небольшой, летчики оценили ее в полной мере: она позволила на 30% увеличить мощность авиационного двигателя при взлете и наборе высоты; на 20% снизить расход топлива и на столько же увеличить дальность полета, на 25% увеличить полезную нагрузку (а это бомбы, снаряды, дополнительное вооружение), на 10% увеличить максимальную скорость и на 12% – высоту полета. Как отметил британский министр Дэвид Ллойд Джордж, его страна не смогла бы выиграть в 1940 воздушную «битву за Британию», если бы у английских летчиков не было авиационного бензина марки «100».

Массовое производство «100-го» бензина началось в США в конце 1930-х, когда промышленность перешла на каталитический процесс переработки нефти, разработанный французским инженером Эженом Гудри. Он иммигрировал в США в 1930, а уже в июне 1936 начала работать полупромышленная установка Гудри производительностью 2000 баррелей в сутки (американский баррель для сырой нефти и нефтепродуктов равен 139 л). Успешная работа установки позволила уже через 10 месяцев ввести в действие полномасштабный завод мощностью 15 тыс. баррелей в сутки. Другие нефтяные компании также начали внедрять на своих предприятиях установки Гудри, и в 1939, в канун мировой войны, их суммарная производительность достигла 220 тыс. баррелей в сутки. В 1940 Гудри удалось существенно улучшить работу реакторов, заменив природные глины на более производительный синтетический алюмосиликатный катализатор. В результате «бензин Гудри» имел октановое число 82, тогда как ранее не удавалось получить более 72. Поэтому именно бензин, получаемый на установках Гудри, стал основой для получения нового высококачественного бензина (с неслыханным для того времени октановым числом, достигающим 100 и более) в широких масштабах.

Армейские чины США еще в 1934 заинтересовались бензином с октановым числом 100. Испытания показали, что он дает значительные преимущества и является стратегическим продуктом. Но этот бензин был в то время весьма дефицитным. Его получали, добавляя тетраэтилсвинец, изооктан, изопентан и другие компоненты к лучшим сортам авиационного бензина. Процесс Гудри позволил вдвое снизить количество дорогих добавок, необходимых для получения «бензина-100». Заслуги Гудри были оценены американским правительством: вскоре после вступления США в войну он стал гражданином этой страны. В 1941–1942 установки, работающие на основе процесса Гудри, давали 90% всего авиационного бензина стран антигитлеровской коалиции. К 1944 производительность установок была доведена до максимума – 373 тыс. баррелей в сутки.

Гудри получил множество патентов на каталитическую переработку нефти. До сих пор у специалистов-нефтехимиков в ходу термины «гудрифлоу», «удриформинг» и др.; в Англо-русском словаре по химии и переработке нефти приведено семь подобных терминов.

Илья Леенсон

Для того чтобы разобраться, что такое октановое число, необходимо иметь хотя бы малое понятие о принципе функционирования двигателя внутреннего сгорания. По сути, это понятие обозначает химическую стойкость топлива к возгоранию. Чем выше этот показатель, тем ниже такая вероятность.

Детонация

На одной из стадий своей работы поршень любого автомобильного двигателя начинает сжимать воздушно-топливную смесь. В результате действия высокого давления возникает вероятность её самовозгорания до момента появления искры от свечи зажигания. Это явление называется детонацией и становится серьёзной проблемой для многих машин. Его основная угроза заключается в повреждении шатунов и расплавке поршневых отверстий. Ремонт этих поломок стоит довольно дорого. Как бы там ни было, но такие случаи в наше время происходят сравнительно редко, поскольку большинство производителей оборудуют силовые агрегаты машин компьютеризированными блоками, способными обнаруживать частоты, что характерны для детонации.

Степень сжатия

Высокая степень сжатия предоставляет двигателю возможность выдавать большую мощность при использовании меньшего количества топлива. В моторах современных моделей машин она составляет 10:1. Вместе с этим, если речь идёт об агрегатах с прямым впрыском, она существенно возрастает. В данном случае особо важную роль играет октановое число топлива. Следует отметить, что на расход этот показатель не влияет никак. Как правило, самой высокой степенью сжатия отличаются спортивные автомобили. В связи с этим они больше всего нуждаются в высокооктановом топливе.

Способы подсчёта показателя

Для того чтобы высчитать, каковым является октановое число того или иного вида топлива, необходимо сначала подобрать смесь из эталонных углеводородов. Таковыми являются изооктан и нормальный н-гептан. Их показатели соответственно равняются 100 и 0. Определение значения далее происходит моторным либо исследовательским методом, путём применения специальной установки, обеспечивающей переменную степень сжатия. При использовании моторного способа имитируется высокая нагрузка двигателя, когда температура топливной смеси достигает отметки в 150 градусов. Частота вращения при этом находится в одинаковом значении, составляющем 900 оборотов за одну минуту. При применении второго из указанных методов топливная смесь не нагревается, а частота вращения равняется 600 оборотов за одну минуту.

Определение октанового числа

Точно высчитать значение показателя можно следующим образом. Делается это при помощи испытательного стенда, представляющего собой мотор с одним цилиндром и карбюратором. При этом уровень детонации фиксируется за счёт специальных датчиков. Сначала запускается двигатель с тестируемым топливом, после чего подбирается эталонная смесь. Режим работы при этом не меняется. Выраженное в процентном соотношении содержание изооктана в эталонной смеси, которое появится в результате, и будет показывать стойкость бензина. Другими словами, если смесь на 75 процентов состоит из изооктана, это значит, что октановое число проверяемого топлива равняется 75 единицам. При использовании моторного способа определяются детонационные особенности машины при движении с невысокой скоростью, частом запуске и регулярных остановках силового агрегата. Что касается исследовательского метода, то он предоставляет возможность подробно рассмотреть процесс сжигания топлива при езде по трассе в одном и том же режиме. Как показывает практика, во втором случае значение показателя всегда будет немного большим.

Повышение октанового числа

Чем ярче выражен запах топлива, тем выше его октановое число. Это связано с тем, что парафиновые и ароматические углеводороды, имеющие разветвлённую структуру, повышают значение показателя. В связи с этим становится понятно, почему рекомендуется хранить бензин в закрытых ёмкостях. Путём использования специальных присадок происходит улучшение характеристик топлива. Следует отметить, что каждый из их типов призван выполнять отдельную задачу. Одни из них предназначены для повышения октанового числа, а другие - для снижения выброса в атмосферу вредных элементов. В настоящее время в нашей стране на автозаправках можно увидеть такие марки бензина, как АИ-95, АИ-92, АИ-96, А-76 и А-80. Следует отметить, что буква «И» в названии является свидетельством того, что показатель определялся исследовательским методом. В то же время цифра в наименовании - это и есть октановое число.

Газ

Очень удобным и сравнительно дешёвым видом топлива, которое становится всё более популярным среди автомобилистов из года в год, стал газ. В данном случае речь идёт о пропанобутановой смеси. Она производится из нефти и попутных сконцентрированных нефтяных газов. Для того чтобы она постоянно оставалась в жидком состоянии, её хранение и перевозка происходит под давлением в 16 атмосфер. Следует отметить, что в смеси бутан выступает в роли топлива, в то время как пропан обеспечивает давление. Этот вид топлива, по сравнению с другими, имеет множество существенных различий, начиная с химического состава и заканчивая стоимостью. Среди многих владельцев автомобилей бытует мнение, что газ вредит двигателю, а его характеристики являются значительно худшими по сравнению с бензином. На самом деле такое утверждение является ошибочным. Ярким тому доказательством можно назвать октановое число газа, которое для пропанобутановой смеси составляет 110 единиц. Как уже было отмечено выше, максимальное значение этого показателя для бензина равняется 98 единицам.