Что такое октановое число бензина и как его можно изменить

Что такое октановое число

Сама аббревиатура АИ говорит о том, что это топливо для автомобилей. Буква «А» обозначает автотранспорт, а буква «И» — что октановое число этого топлива было проверено в лаборатории исследовательским методом. Цифры, которые стоят после обозначения типа топлива, и указывают на то самое число. Всего на российском рынке представлено четыре вида бензина: АИ-92, АИ-95, АИ-98 и АИ-100. Возможно, где-то в российских глубинках еще можно найти АИ-80, но на автозаправочных станциях Москвы и Санкт-Петербурга такого топлива уже точно нет: современные моторы просто на него не рассчитаны.

Октановое число говорит о стойкости бензина к детонации — процессу взрывного воспламенения рабочей смеси. В цилиндре двигателя внутреннего сгорания находится поршень, который ходит вверх-вниз. Когда он движется к нижней точке, в цилиндр подается топливо и воздух. После этого поршень движется вверх, сжимая топливно-воздушную смесь для ее дальнейшего воспламенения, а искра от автомобильной свечи поджигает сжатую смесь в камере сгорания. После этого поршень идет вниз, создавая инерцию для дальнейшего вращения двигателя. В следующем подъеме поршень выталкивает сгоревшие газы из камеры сгорания. Такт считается завершенным, и процесс повторяется снова.

Октановое число показывает, насколько сильно можно сжать топливно-воздушную смесь, прежде чем произойдет детонация. Если использовать топливо с октановым числом ниже рекомендованного заводом-изготовителем, может произойти ранний взрыв смеси еще в середине такта сжатия. В таком случае поршень встретит сопротивление от взрывной волны, прежде чем дойдет до верхней точки и завершит такт. Это чревато не только тем, что автомобиль начнет ехать хуже, но и ощутимым сокращением срока службы мотора — например, сам поршень со временем начнет разрушаться и плавиться от резких повышений температуры, шатуны (деталь соединяющая поршень и коленчатый вал двигателя) из-за перегрузки могут деформироваться. Одним словом, рано или поздно (скорее, рано) двигатель потребует замены или капремонта.

Принято считать, что чем выше октановое число, тем бензин лучше. Подкрепляется это еще и разными ценами — «сотый» бензин стоит сильно дороже обычного 92-го. Но на деле нет бензина лучше или хуже: октановое число не влияет на качество топлива, а лишь говорит о его детонационной стойкости. И то, какой бензин лучше подходит конкретному мотору, определяется только конструктивными особенностями.

Зачем знать

Зная параметр цетанового числа, можно определить степень экологичности топлива, потому что на способность жидкости к самовоспламенению оказывает влияние углеводородный состав.

К примеру, соединения, содержащие в составе парафин, подвержены воспламенению в большей степени, нежели ароматические углеводороды. Соответственно, чем меньше в составе топлива будет именно ароматических углеводородов, тем большим будет параметр цетанового числа.

Если рассматриваемое число в дизельном топливе будет меньше 40, тогда мотор автомобиля будет функционировать на пределе своих возможностей. Очень часто в таком жёстком режиме появляется глухой стук на холостых оборотах, а также идёт более быстрый износ всех деталей механизма.

Чем октан отличается от цетана

Что касается цетана, то он является показателем подобной шкалы только у ДТ и указывает на характеристики воспламенения ДТ с определением периода задержки горения рабочей смеси. С научной точки зрения – это определенный временной промежуток, который проходит от момента впрыска топлива до момента его воспламенения. При ускоренном воспламенении дизельного топлива задержка зажигания станет минимальной, а скорость набора оборотов большой. При хорошем показателе цетана выборы углеводорода в окружающую среду будут достаточно низкими, так как топливо будет сгорать полнее.

Как закладывается октановое число бензина при производстве?

Нужный показатель детонационной устойчивости топлива достигается при производстве путем смещения баланса между составляющими бензина в ту или иную сторону. Основными составляющими бензина являются изооктан и н-гептан, остальные компоненты не оказывают существенного влияния на показатель.

Изооктан представляет собой практически не взрывоопасное соединение. Он не реагирует на повышение давления и температуры до некоторого предела. Стойкость этого соединения принята за 100 ед.

Н-гептан представляет собой полную противоположность изооктана. Этот компонент топлива практически не обладает стойкостью к повышению давления и температуры. Это соединение способно самодетонировать, по этой причине его стойкость принята за 0 ед.

Смесь основных компонентов в разных соотношениях позволяет регулировать показатель, получая топливо со значениями 80, 92, 95, 98.

Существует топливо с показателем более 100 ед., для его получения к чистому изооктану добавляются разные присадки.

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.

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 оснащённого датчиком 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.

Прибор для измерения октанового числа

Октановое число бензина определяется двумя способами. Первый – это исследовательский метод, который реализуется в специальных лабораторных условиях. Таким путем тестируется бензин с номинальным октановым числом от 92 до 98.

Бензин с низким октановым числом, например 76, оценивается моторным методом, который описывает соответствующий ГОСТ. Отличия двух методов в применении температуры. Во время исследовательского тестирования не происходит нагревания смеси до высокой температуры +150 градусов и не требуется вращения мотора с высокой скоростью (600 оборотов против 900, используемых в моторном определении числа в соответствии с ГОСТ).

Испытуемая смесь сравнивается с изначальным образцом, описанным выше, с соотношением углеводороды / гептан, равному 100 / 0. Дальнейшее вычисление октанового числа происходит с помощью специальной установки.

Для рядовых автолюбителей остается использование октанометра, определяющего силу взаимодействия точечных зарядов, находящихся в диэлектрической среде бензиновой субстанции. Расчет октанового числа происходит с помощью калибровки, поэтому измеритель октанового числа выдает достаточную большую погрешность в 5-10 пунктов. В то же время моторное октановое число определяется с минимальной погрешностью.

Определение октанового числа лабораторными методами

Октановое число достаточно точно можно определить только лабораторными методами:

• моторным, при котором используют специальный одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания, позволяющий изменять степень сжатия топлива в режиме реального времени. Метод должен соответствовать ГОСТу 511/82 и условно имитирует эксплуатацию двигателя на трассе.
• Исследовательским, при котором исследуют опытный образец топлива в сравнении с эталонным. Метод должен соответствовать ГОСТу 8226 и условно характеризует использование двигателя в городских условиях.

Эти два лабораторных метода дают два разных значения октанового числа для одной и той же пробы топлива.

В России принято учитывать значение октанового числа, полученное с помощью исследовательского метода. В США — берут среднее арифметическое от двух показателей. В разных странах принята своя система обозначения октанового числа бензина, что нужно учитывать, отправляясь на своей машине за границу.

Определение октанового числа самостоятельно

Октановое число можно определить с помощью специального прибора — октанометра, который дает очень примерное показание с большой погрешностью (в 5-10 единиц). Его можно приобрести в свободной продаже, но точного ответа на вопрос об октановом числе бензина он не даст.

Принцип действия октанометра основан на измерении диэлектрической проницаемости бензина и расчету октанового числа по калибровочной зависимости. Поэтому, можно сказать, что октанометр измеряет не октановое число, а импеданскую электропроводность бензина, которая зависит от количества высооктановых углеводородов.

Проще сказать, что измерить точно октановое число бензина самостоятельно невозможно.

Наиболее популярные октанометры: ОКТИС, ОКТАНОМЕТР ПЭ-7300М, ОКТАН-ИМ, Digatron, SHATOX SX-100M.

Сгорание бензина с различным октановым числом

Скорость сгорания топлива напрямую зависит от октанового числа. При нормальной работе двигателя бензин внутри цилиндров должен мягко постепенно сгорать, а не взрываться. При таком режиме сгорания двигатель работает плавно и равномерно.

При использовании низкооктанового бензина, степень сжатия в цилиндре превосходит максимальное значение и топливная смесь самопроизвольно воспламеняется, т. е. детонирует раньше, чем свеча зажигания успевает подать искру.

При использовании высооктанового бензина степень сжатия топливной смеси в цилиндре не достигает требуемого значения, при котором происходит равномерное сжигание топлива. Бензин при этом будет гореть слишком медленно и не успеет сгореть до конца.

Как влияет на двигатель бензин с более низким октановым числом

Если по какой-то причине заправить автомобиль бензином, имеющим октановое число ниже, чем рекомендовано производителем двигателя (например, использовать Аи-92 вместо АИ-98), это не приведет ни к чему хорошему для двигателя.

При работе на низкоктановом бензине в цилиндрах возникает детонация, то есть самовоспламенение, раньше, чем искра свечи зажигания подожжет топливную смесь.

Через некоторое время эксплуатации машины возникнут посторонние звуки, идущие из мотора, снизится его мощность, увеличится расход бензина. Повысится температура двигателя, которая увеличит температуру в выхлопном катализаторе, что приведет к снижению его прочности.

В такой ситуации во время движения важно не допускать увеличения оборотов двигателя; на ближайшей заправке надо заправиться нужной маркой бензина.

Иногда низкооктановый бензин заливают в попытке съэкономить деньги, так как современные автомобили оснащены системами, позволяющими справится с таким топливом. Но, к сожалению, увеличенный расход топлива сводит на нет такой эксперимент. Экономии не получится, а нагрузка на двигатель увеличится.

Как влияет на двигатель бензин с более высоким октановым числом

Вопреки распространенному мнению, что бензин с более высоким октановым числом является более качественным и поэтому всегда лучше, это не так. Если залить в машину бензин с октановым числом выше рекомендуемого (например, залить АИ-98 вместо И-92), это также не несет ничего хорошего для двигателя.

Работа мотора на таком бензине также ведет к увеличению расхода топлива, снижению мощности, образованию нагара на свечах, поршнях и клапанах.

Использование высокооктанового бензина подразумевает большую степень его сжатия в цилиндрах для нормального процесса горения смеси. В двигателе, который не рассчитан на такое сжатие, происходит слишком медленное горение топлива. Бензин не будет успевать сгореть до конца.

Что далее приведет к перегреву выпускных клапанов. Если они прогорят, то потребуется капитальный ремонт двигателя, который займет много времени и денег.

Чтобы избежать негативных последствий езды на бензине с октановым числом, выше или ниже рекомендованного значения, лучше всего использовать бензин, подходящий именно для вашего двигателя.

Основной вывод о влиянии октанового числа бензина на расход топлива можно выразить так:

• если октановое число ниже требуемого, то расход топлива увеличится;
• если выше — то останется без изменений.

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
	ОЧИ	ОЧМ
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

Методы понижения ОЧ

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 ёмкость с бензином. 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 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.