Что такое октановое число и как оно влияет на двигатель

Общее понятие

Горючая смесь топлива с воздухом перед воспламенением сжимается в цилиндре. Причем степень сжатия зависит от конструкции двигателя и находится в пределах 7–10. Важный момент: бензин должен воспламениться в определенный момент, когда на электроды свечи зажигания подается искровой разряд.

Справка. Стоит прояснить, что означает степень сжатия двигателя. Это цифра, показывающая, во сколько раз сжимается горючая смесь перед воспламенением. Вычисляется просто: общий литраж цилиндра делится на объем камеры сгорания. В старых моторах данный показатель равен 7, в более современных двигателях достигает 9–10.

Если топливовоздушная смесь вспыхнет раньше времени в процессе сдавливания поршнем (как в дизеле), произойдет следующее:

1. Самовоспламенение бензина вызывает микровзрыв – горение со слишком высокой скоростью.
2. Энергия вспышки распространяется в двух направлениях – в сторону поршня и камеры сгорания.
3. Поскольку все клапаны закрыты, удар отражается от стенок и обрушивается на поршень, продолжающий двигаться вверх. Раздается громкий металлический стук поршневого пальца.

Октановое число бензина характеризует его детонационную стойкость и определяется как процентное соотношение смеси двух углеводородов, входящих в состав топлива:

• изооктан, практически неспособный к самовозгоранию при высоком давлении;
• н-гептан, наоборот, вспыхивает при небольшом сжатии.

Детонационная характеристика изооктана принимается равной 100 единицам, н-гептана – нулю. Чем больше доля первого вещества, тем выше стойкость горючего к самостоятельному воспламенению в процессе сдавливания.

Максимальное октановое число 98 единиц в маркировке бензина означает наибольшую детонационную стойкость. Такое горючее предназначено для моторов с наивысшей степенью сжатия – 10. Соответственно, топливо марки 95 подходит двигателям, сжимающим смесь в 9 раз (таковых подавляющее большинство). Устаревающие версии силовых агрегатов со степенью сжатия 8 используют бензин А-92.

Буква «и» в буквенной части маркировки бензина Аи-95 означает, что октановое число измерялось исследовательским методом.

Октановое число – что это такое

Это способность бензина к воспламенению под высоким давлением (то есть, при сильном сжатии). Чем больше данная цифра – тем большее давление выдержит топливо без появления детонации в двигателе.

Методы определения октанового числа

Официально на территории России октановое число измеряется двумя способами – «исследовательским» и «моторным». Указанные методы предусматривают использование специализированных установок на основе одноцилиндровых моторов с возможностью контроля степени сжатия и температуры топливной смеси. Алгоритмы измерения детонационной стойкости для указанных методов совпадают.

Образцы бензина сравниваются с эталонными смесями. Задачей исследования является выбор эталона, который будет детонировать с той же интенсивностью, как и исследуемое топливо.

Различие данных методов заключается в режимах работы установок, в которых происходит исследование детонационной стойкости. «Моторный» метод предусматривает изучение бензина в условиях максимальной мощности работы двигателя при увеличенной температуре впрыскиваемой топливно-воздушной смеси. В ходе испытания количество оборотов мотора равно 900 в минуту, температура впрыскиваемой топливно-воздушной смеси – 149 °С. Условно считается, что данный режим работы мотора характерен для движения автомобиля за городом.

«Исследовательский» метод дает возможность определять октановое число бензина при частичной нагрузке мотора. Обороты устанавливаются на отметке 600 в минуту, температура впрыскиваемого топлива равна 52 °С. Подобный режим работы имитирует движение автомобиля в городе.

Значения исследовательского и моторного октановых чисел, как правило, не совпадают. Разница между ними называется чувствительностью топлива. В связи с этим при выборе топлива необходимо обращать внимание на то, каким методом производилось определение детонационной стойкости. Кроме того, в разных странах маркировка топлива может различаться.

К примеру, в Европе основным показателем является RON. В США и Канаде распространен другой параметр – AKI – среднее значение между исследовательским и моторным октановыми числами.

В связи с тем, что в руководстве по эксплуатации техники указываются требования к бензину с маркировкой страны-производителя, владельцу автомобиля иностранного производства следует использовать таблицы октановых чисел, чтобы выбрать наиболее подходящее топливо.

Указанные выше методы определения детонационной стойкости трудоемки и требуют наличия специализированного оборудования и реактивов. При этом многих автолюбителей интересует вопрос, как проверить октановое число бензина в домашних условиях. В связи с этим широкое распространение получил способ экспресс-оценки октанового числа с помощью так называемых «октанометров».

Указанные приборы измеряют диэлектрическую проницаемость бензина и сравнивают полученное значение с базой данных, заложенной в память прибора. Однако данный способ не отличается высокой точностью, поскольку показания прибора сильно зависят от типа топливных присадок, используемых производителями бензина.

Максимальное октановое число бензина

Развитие технологии двигателей внутреннего сгорания идет по пути наращивания мощности и увеличения экономичности. С увеличением этих параметров повышаются требования к используемому топливу.

Применение присадок на основе металлоорганики (тетраэтилсвинец, ферроцен и др.) позволяет получить бензин с детонационной стойкостью на уровне 130-140 единиц. Однако в большинстве развитых стран подобные добавки к автомобильному топливу запрещены по экологическим причинам. Неэтилированные (не содержащие тетраэтилсвинец) бензины могут иметь октановое число до 109 единиц.

Большинство современных автомобилей рассчитано на использование бензина с октановым числом 95 или 98.

Гоночные автомобили применяют топливо с повышенным октановым числом – до 102 (согласно техническому регламенту FIA). Высшее октановое число бензина характерно для некоторых видов авиационного топлива – до 115.

Рекомендованное для автомобиля октановое число

На вопрос, какое топливо лучше использовать для автомобиля можно дать однозначный ответ – то, которое предписано для конкретного типа двигателя. Применение низкоктанового бензина, как было сказано ранее, приведет к детонации.

Многие современные автомобили оснащены системами предотвращения детонации, поэтому способны потреблять топливо с октановым числом ниже рекомендуемого. Но при этом увеличивается расход горючего и падает мощность двигателя, что делает попытку сэкономить подобным образом бессмысленной.

Однако и использование горючего с октановым числом, превышающим рекомендуемое, не принесет пользы. В лучшем случае это обернется повышенными расходами в силу более высокой стоимости высокооктанового топлива. В худшем может наблюдаться неполное сгорание бензина.

Повышение и понижение октанового числа

Представление о том, что высокое октановое число всегда лучше низкого неверно. Каждый вид топлива предусматривает свой оптимальный уровень октана. Для изменения ОЧ производители используют два метода: пересмотр технологии изготовки топлива и добавление новых компонентов.

Как повысить октановое число

Увеличение детонационной устойчивости происходит следующим образом:

• Меняется технологический процесс: в состав добавляют катализаторы на основе рения. Этот этап увеличивает количество разветвленных элементов, увеличивая ОЧ.
• Меняется состав: к изначальной форме топлива добавляют детонаторы, среди которых:
  • Метилтретбутиловый эфир: низкотоксичный компонент. Если долить в горючее МТБЭ в объеме 10-15%, октановое число возрастет на 6-12 пунктов. Главный минус вещества – испарение из бензина в жарких условиях.
  • Спиртовые компоненты (метиловый и этиловый спирт): если в бензин АИ-92 добавить 10% этиловый спирт, ОЧ возрастает до 95 единиц, а выхлопные газы станут менее токсичны. Из минусов спирта – скачки давления насыщенных паров, образующие паровые пробки;
  • Тетраэтилсвинец: вещество повышает ОЧ бензина на 17 пунктов. Не применяется в чистом виде, поскольку образует высокотоксичный оксид свинца. Чтобы снизить нагрузку на мотор в ТЭС добавляют дибромпропанол, бормистый этил или диромеэтан.

Скорректировать показатели топлива можно и в домашних условиях. Перед тем как повысить октановое число бензина, вам понадобятся специальные средства, которые продаются в специализированных магазинах.

Таблица 2. Средства для повышения ОЧ

Наименование	Повышение ОЧ
Lavr Next Octane Plus	6 ед.
Astrohim Октан Плюс	3-5 ед.
Octane Plus	2-2,5 ед.
Liqui Moly Octane Plus	2-5,5 ед.

При изменении изначальной формулы бензина следует учитывать, что используемое вещество меняет не только степень сопротивляемости воспламенению. Изменяются и другие характеристики топлива, влияющие на работу двигателя внутреннего сгорания.

Как понизить октановое число

Производство низкооктанового топлива сегодня мало распространено. Однако техника, потребляющая такие составы, осталась. Для понижения ОЧ прибегают к следующим методам:

• Подливают керосин: при добавлении вещества необходимо сохранить правильные пропорции, иначе топливо можно испортить.
• Снижают естественными способами: снижение происходит за счет присадок* с испаряющимися веществами. Если открыть емкость с горючим, ОЧ будет снижаться со скоростью 0,5 единиц в сутки.

Присадки – это препараты, добавляемые в состав топлива для улучшения его характеристик. Формула присадки решает три задачи: повышает износостойкость, улучшает горение и увеличивает период службы горючего. В составе таких препаратов присутствует металлоорганика, которая понижает ОЧ.

Как подобрать оптимальное топливо для своего авто

Автомобилисту не приходится самостоятельно выбирать бензин для своей машины. Компании, выпускающие автомобили, указывают в рекомендациях к каждой модели топливо с точным ОЧ. Такой ход совершается, чтобы пользователи не задавались вопросом: октановое число бензина: что это такое и как его подобрать.

ОЧ определяют на основании технических показателей еще на стадии производства транспорта. Все, что нужно от владельца машины – следовать указаниям. Если же водитель подбирает топливо, которое не подходит его автомобилю, он может столкнуться с двумя проблемами:

• ОЧ ниже рекомендованного: увеличивается расход бензина, снижается мощность двигателя, сбоят системы зажигания и охлаждения.
• ОЧ выше рекомендованного: бензин сгорает не полностью, что также приводит к износу двигателя, увеличиваются расходы на топливо.

Знания о том, как вычисляется октановый показатель и от каких переменных зависит, не нужны водителю на дороге. Однако базовые представления об ОЧ важны, поскольку доступно объясняют автомобилисту, что экспериментировать с бензином не стоит. Для каждого двигателя предусмотрена своя формула топлива, которая удлиняет машине жизнь и улучшает качество езды.

Заправка топливом с пониженным октановым числом

В погоне за экономией денежных средств владельцы машин со средней степенью сжатия 9 нередко заливают в бак более дешевый бензин А-92. Чем чревата постоянная эксплуатация автомобиля на топливе с пониженной детонационной стойкостью:

1. При увеличении нагрузки на мотор горючее в цилиндрах неизбежно самовоспламеняется. Характерные признаки: после нажатия педали акселератора слышится звонкий металлический перестук поршневых пальцев, мощность мотора падает.
2. Детонация изнашивает цилиндропоршневую группу очень быстро. От частых микровзрывов и ударов возникает сильная вибрация, деформируются компрессионные кольца и тарелки клапанов.
3. Если длительное время использовать низкооктановое горючее, детали поршневой группы покрываются слоем нагара, часто выходят из строя свечи зажигания.

На большинстве современных авто, где подачей топлива ведает электроника, установлены датчики детонации. Получая от такого измерителя сигнал о критической вибрации, контроллер пытается улучшить условия горения – уменьшает угол опережения зажигания и меняет соотношение воздуха и бензина в смеси. Подобные меры продлевают ресурс двигателя, но не позволяют полностью избавиться от детонации, ведь степень сжатия уменьшить на ходу невозможно.

Примечание. В прежние времена мастеровитые водители уменьшали степень сжатия мотора под низкое октановое число бензина. Суть переделки: под головку блока цилиндров ставится дополнительная прокладка (или две), объем камеры сгорания увеличивается, степень сжатия снижается.

Если в силу различных причин вам довелось заправиться топливом с невысоким октановым числом, старайтесь не нагружать силовой агрегат – избегайте резких нажатий педали газа. Как только услышите металлический стук пальцев, сразу отпускайте акселератор. Обязательно долейте высокооктановый бензин на ближайшей заправочной станции.

Как повысить октановое число самому

Повысить октановое число того же 92-го бензина позволяют в том числе специальные присадки. Среди популярных Lavr Next Octane Plus, который позволяет увеличить значение до 6 единиц, Аstrohim Октан Плюс (на 3-5 единиц), "Октан Плюс" Octane Plus (на 2-2,5 единицы), Liqui Moly Octane Plus (на 2-5,5 единиц).

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.

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

Применение бензина с несоответствующим октановым числом для двигателя

Применение бензина с низким октановым числом.
Если получилось так, что вы заправили машину низкооктановым топливом , то прислушайтесь к двигателю. Если двигатель работает стабильно , но плохо тянет , в этом нет ничего страшного , просто сожгите весь низкооктановый бензин и в дальнейшем заправьте бензин с нормативным октановым числом. При этом старайтесь избегать динамичной езды , для избежания детонации в двигателе.
Но если с двигателя слышны звонкие звуки , которые часто путают со стуком клапанов, то это означает, что смесь детонирует ранее чем закрываются клапана . Фактически это взрывная волна распространяется по блоку двигателя и в выхлопную систему. В данном случае это может привести к прогоранию поршней и выпускных клапанов, факт негативного воздействия будет в наличии . » Естественную » детонацию можно иногда наблюдать в случаях чрезмерной нагрузки двигателя , при подъеме в горку , при движении на повышенной передаче . Длительная работа двигателя даже с «естественной» детонацией недопустима , так как это может привести к перегреву двигателя и ,как следствие, повреждения прокладки головки блока цилиндров , прогорания поршней и клапанов.

Как понизить октановое число бензина

С недавнего времени с заправок исчез бензин с октановым числом 76 и 80. Но при этом большое количество техники, которая ещё на данный момент эксплуатируется, требует для своей нормальной работы именно такое топливо. Особенно часто возникают такие сложности с мотоблоками, выпущенными около 10 лет назад или же более. Приобретать новый — достаточно дорогостоящее мероприятие. Именно поэтому вопрос по поводу снижения октанового числа бензина очень актуален.

При заливке 92-го бензина вместо 80 или даже 76 двигатель обычно работает неровно, либо заводится и сразу глохнет. Потому прежде, чем использовать 92-ой, следует понизить его октановое число до приемлемого в конкретном случае. Существует несколько «народных» способов осуществить данную процедуру в домашних условиях: оставить канистру с бензином на открытом воздухе с незакрученной пробкой — каждый день величина октанового числа снижается на 0.5; использовать как добавку керосин — данный метод ранее использовался на старых автомобилях (достаточно сложно будет выбрать подходящие пропорции). При этом прежде, чем использовать такой метод, необходимо будет обязательно измерить величину октанового числа.

Применение бензина с высокооктановым числом

Не нужно пытаться применять высокооктановый бензин для автомобилей чьи двигатели не рассчитаны на него. Минусы такого применения тоже очевидны , если изначально конструкция была разработана под низко октановые числа бензина и вы применили высоко октановый бензин , то это повлечет полную перенастройку впускных и выпускных газов а возможно и замену некоторых составляющих двигателя. Время горения бензина в этом случае дольше и фактически нужно будет настроить поршневую группу и воспаление таким образом что бы расширение объема цилиндр — поршень равнялось времени горения , при этом клапана были бы закрыты . Фактически на настроенном двигателе бензин сгорает с опозданием , при этом также будет происходить потеря мощности .

Что такое детонация

Детонация в двигателе внутреннего сгорания представляет собой неконтролируемое самопроизвольное воспламенение топлива.

При стандартной нормальной работе бензинового двигателя происходит плавное сгорание топлива. Искра в цилиндре от свечи зажигания появляется во время нахождения поршня в крайней верхней мертвой точке. При детонации сгорание топлива происходит во время сжатия, что ведет к противодействию хода поршня, резко возрастает давление и температура, возникает взрыв топлива.

Пагубность детонации для двигателя

При обычном плавном сгорании топлива в цилиндре фронт пламени движется со скоростью 20-40 м/с, что позволяет бензину сгореть полностью. При детонации скорость фронта пламени возрастает до 2000 м/с, что подобно взрыву.

Гиперзвуковые ударные волны сдирают масляную пленку на стенках гильз, что увеличивает износ поршневых колец и цилиндров, двигатель перегревается.

Детонация выражается в появлении характерных металлических стуков (удары взрывной волны о стенки цилиндров в двигателе), перегреве и потере мощности двигателя. Детонация ведет к закоксовке камер сгорания и быстрому износу двигателя из-за нарушенной работы механизмов. Это крайне негативное и опасное явление, которое лучше избегать.

Причины возникновения детонации

Детонация может возникнуть при использовании бензина с более низким октановым числом, чем рекомендованным производителем двигателя, например, использование 80-го бензина для двигателя, рассчитанного на 95-й бензин.

А также при использовании некачественного бензина с легкоиспаряемыми компонентами. В такой бензин в качестве присадок могут добавлять метан или пропан, которые очень быстро испаряются, тем самым уменьшают октановое число бензина.

Различные вещества имеют свою собственную устойчивость к детонации, одни более устойчивы, другие — менее. Так, гептан неусточив к возгоранию, а изооктан — устойчив. Поэтому более устойчивый к детонации бензин содержит небольшое количество гептана и большое количество изооктана.

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.

Измерение ОЧИ и ОЧМ

Разработано 2 метода определения ОЧ:

• исследовательский;
• моторный.

Первый метод предусматривает проведение проверки топлива на степень устойчивости к детонации путем умеренной нагрузки на бензиновый ДВС.

Исследования горючего осуществляются на оборудованном стенде. При этом применяется одноцилиндровый ДВС при переменной нагрузке на него и удержании 600 об/мин. Температура воздуха, подаваемого для получения воздушно-топливной смеси, должна составлять +52°C при угле опережения зажигания 13°.

Запуск двигателя проводится на исследуемом горючем. После появления детонационных изменений двигатель переводится на эталонные смеси изооктана с н-гептаном в разном соотношении. После фиксирования возникновения детонации на эталонной смеси испытания прекращаются. Объем изооктана в исследуемом образце бензина представляет собой октановое значение данного вида топлива.

Если в маркировке топлива имеется буква «И», то показатель получен исследовательским методом.

Моторный метод предполагает определение детонационной устойчивости в условиях езды при увеличенной нагрузке на мотор. Количество оборотов при проведении определения должно быть 900 в минуту, а температура воздушно-топливной смеси — +49°C, угол опережения зажигания — переменный.

Сам процесс определения показателя устойчивости топлива является аналогичным тому, который применяется в исследовательском методе.

Использование приборов

Для установления величины содержания изооктана в топливе можно применять специализированный прибор — цифровой октанометр. Устройство является простым и удобным в применении.

Принцип его функционирования основан на проведении сравнения исследуемого бензина с эталонными образцами. Для этого используются диэлектрические особенности топлива при разных соотношениях в нем изооктана и н-гептана.

Эта методика не является сертифицированной на территории России, и по этой причине прибор не может использоваться официально для проведения исследований.

При применении разных методик исследования показатель детонационной устойчивости одного и того же вида топлива может незначительно отличаться.

Чувствительные бензины

Любопытный параметр бензинов называется «Чувствительность» (англ. sensitivity). Он напрямую связан с октановыми числами, потому что чувствительность — это разница между ОЧИ и ОЧМ. Чем она меньше, тем выше универсальность топлива по детонационной стойкости при любых условиях эксплуатации. Любопытно, что по универсальности древний АИ‑80 превосходит как АИ‑95, так и АИ‑98.

Чувствительность основных отечественных бензинов

ОЧМ	ОЧИ	Чувствительность
АИ-80	76	80	4
АИ-92	83	92	9
АИ-95	85	95	10
АИ-98	88	98	10