Октановое число
Окта́новое число́ — показатель, который характеризует детонационную стойкость (стойкость к взрыву) топлива, применяемого в двигателях внутреннего сгорания с внешним смесеобразованием (обычно бензина, не используется при характеристике дизельного топлива и авиационного керосина). Октановое число определяют на стандартном одноцилиндровом двигателе с переменной степенью сжатия. Бензин с более высоким октановым числом может выдержать более высокую степень сжатия в цилиндрах двигателя без досрочного самовоспламенения (стука в двигателе, «детонации») и потому может применяться в двигателях с бо́льшей удельной мощностью и коэффициентом полезного действия.
Значения
За эталон взята смесь изооктана (2,2,4-триметилпентана) и н-гептана в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием; октановое число соответствует содержанию (в процентах по объёму) изооктана в эталонной смеси. Поскольку изооктан с трудом самовоспламеняется даже при высоких степенях сжатия, топливо с большей детонационной стойкостью имеет более высокое октановое число.
Для товарного бензина октановое число обычно находится в пределах 70—95, то есть его детонационная стойкость такая же, как и у смеси изооктана и гептана с 70—95 % изооктана. Максимальное значение октанового числа (эквивалент чистого изооктана) равно 100, из-за крайне низкой детонационной стойкости н-гептана чистый гептан принят за минимум с октановым числом, равным 0. При применении антидетонационных присадок возможно достижение более высокой детонационной стойкости, чем у чистого изооктана. Для таких бензинов существует условная октановая шкала, где значения идут выше 100, а эталонной смесью является изооктан с добавлением различных количеств тетраэтилсвинца.
Поскольку реальное топливо не является смесью изооктана и гептана, результаты сравнения зависят от метода испытаний: различают исследовательское октановое число (ОЧИ) и моторное октановое число (ОЧМ). Разница между ОЧИ и ОЧМ называется чувствительностью топлива (англ. fuel sensitivity). Для характеристики детонационной стойкости топлива в реальных условиях эксплуатации применяются также фактическое октановое число (в испытаниях двигателя на стенде) и дорожное октановое число (в испытаниях на дороге непосредственно на автомобиле).
Детонация в двигателе на слух воспринимается как «стук» — характерный металлический звон. Он создаётся волнами давления, возникающими при быстром сгорании смеси и отражающимися от стенок цилиндра и поршня. При этом снижается мощность двигателя и ускоряется его износ, а при возникновении детонационных волн двигатель может быть повреждён или разрушен. Впервые эти явления были исследованы в 1921 году английским инженером [англ.], который предложил первую шкалу детонационной стойкости бензинов. Долгое время основным антидетонатором служил тетраэтилсвинец, однако в настоящее время использование этилированного бензина запрещено из-за его токсичности, и для повышения октанового числа применяются другие антидетонационные присадки.
Испытание топлива
Испытания на детонационную стойкость проводят или на полноразмерном автомобильном двигателе, или на специальных установках с одноцилиндровым двигателем. На полноразмерных двигателях при стендовых испытаниях определяют так называемое фактическое октановое число (ФОЧ), а в дорожных условиях — дорожное октановое число (ДОЧ). На специальных установках с одноцилиндровым двигателем определение октанового числа принято проводить в двух режимах: более жёсткий (моторный метод) и менее жёсткий (исследовательский метод). Октановое число топлива, установленное исследовательским методом, как правило, несколько выше, чем октановое число, установленное моторным методом. Точность определения октанового числа, более правильно именуемая воспроизводимостью, составляет единицу. Это означает, что бензин с октановым числом 93 может показать на другой установке при соблюдении всех требований метода определения октанового числа (ASTM D2699, ASTM D2700, EN 25163, ISO 5163, ISO 5164, ГОСТ 511, ГОСТ 8226) слегка другую величину — например, 92. Существенным является то, что обе величины, 93 и 92, являются и точными, и правильными и при этом относятся к одному и тому же образцу топлива.
Виды октановых чисел: ОЧИ и ОЧМ
| Вещество | ОЧМ | ОЧИ |
|---|---|---|
| Метан | 110,0 | 107,5 |
| Пропан | 100,0 | 105,7 |
| н-бутан | 91,0 | 93,6 |
| Изобутан | 99,0 | 101,1 |
| н-пентан | 61,7 | 61,7 |
| Изопентан (2-метилбутан) | 90,3 | 92,3 |
| Изогексан (2,2-диметилбутан) | 93,4 | 91,8 |
| 101,0 | 105,0 | |
| н-гептан | 0 | 0 |
| Изооктан (2,2,4-триметилпентан) | 100 | 100 |
| 1-пентен | 77,1 | 90,9 |
| 2-метил-1-бутен | 81,9 | 101,3 |
| 2-метил-2-бутен | 84,7 | 97,3 |
| 80,0 | 91,3 | |
| Циклогексан | 77,2 | 83,0 |
| Бензол | 111,6 | 113,0 |
| Толуол | 102,1 | 115,7 |
| Бензины прямой перегонки | 41—56 | 43—58 |
| Бензины термического крекинга | 65—70 | 70—75 |
| Бензины каталитического крекинга | 75—89 | 80—94 |
| Бензины каталитического риформинга | 77—93 | 83—100 |
| Бензин Н-80 | 76 | 84 |
| Бензин АИ-92 | 83,5 | 92 |
| Бензин АИ-95 | 85,0 | 95 |
| Полимербензин | 85 | 100 |
| 90 | 92 | |
| Алкилбензол | 100 | 107 |
| Этанол | 100 | 105 |
| Керосин | 30 | |
| Ацетон | >100 | |
| Метил-трет-бутиловый эфир | 100—101 | 117 |
| ||
Исследовательское октановое число (ОЧИ) (англ. Research Octane Number — RON) определяется на одноцилиндровой установке с переменной степенью сжатия, называемой или , при частоте вращения коленчатого вала 600 об/мин, температуре всасываемого воздуха 52 °C и угле опережения зажигания 13°. Оно показывает, как ведёт себя бензин в режимах малых и средних нагрузок.
Моторное октановое число (ОЧМ) (англ. Motor Octane Number — MON) определяется также на одноцилиндровой установке, при частоте вращения коленчатого вала 900 об/мин, температуре всасываемой смеси 149 °C и переменном угле опережения зажигания. ОЧМ имеет более низкие значения, чем ОЧИ. ОЧМ характеризует поведение бензина на режимах больших нагрузок. Оказывает влияние на высокую скорость и детонацию при частичном дроссельном ускорении и работе двигателя под нагрузкой, движении в гору и т. д.
По крайней мере в 1950-х годах использовалось также октановое число по температурному методу.
Октановое число [англ.] является средним арифметическим между ОЧИ и ОЧМ. Используется на АЗС в США, Канаде, Бразилии и некоторых других странах.
Разность между ОЧИ и ОЧМ характеризует чувствительность топлива к режиму работы двигателя.
Распределение октанового числа
Поскольку при эксплуатации полноразмерного двигателя при переменных режимах происходит фракционирование бензина, необходимо раздельно оценивать детонационную стойкость его различных фракций. Октановое число бензина, с учётом его фракционирования в двигателе, получило название «распределение октанового числа» (ОЧР). В связи со сложностью определения октанового числа на двигателях разработаны методы косвенной оценки детонационной стойкости по физико-химическим показателям и характеристикам низкотемпературной реакции газофазного окисления, имитирующего предпламенные процессы.
Углеводороды, которые содержатся в топливах, значительно различаются по детонационной стойкости: наибольшее октановое число имеют ароматические углеводороды и парафиновые углеводороды (алканы) разветвлённого строения, наименьшее октановое число имеют парафиновые углеводороды нормального строения. Топлива нефтяного происхождения, полученные каталитическим риформингом и крекингом, имеют более высокие октановые числа, чем полученные при прямой перегонке.
Для повышения октанового числа топлив используются высокооктановые компоненты и антидетонационные присадки. Многие из них (например, МТБЭ) испаряются легче, чем бензин, что приводит к интересному эффекту у машин с негерметичным бензобаком — по мере расходования топлива и испарения присадки октановое число бензина, оставшегося в баке, уменьшается на несколько единиц. Это приводит к лёгкому звону при полной мощности мотора (если он не оборудован датчиком детонации). Подавляющее большинство современных инжекторных двигателей имеет датчики детонации, позволяющие использовать любой бензин с октановым числом 91—98, однако для двигателей с высокой степенью сжатия может быть необходимо использовать бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98.
См. также
- Метановое число
- Цетановое число
Примечания
- Лев Мачулин. Октановое число. Опровержение мифов // Наука и жизнь. — 2018. — № 2. — С. 74—80. Архивировано 7 февраля 2018 года.
- Александр Прозоров. Новая библия автомобилиста. Литрес, 2017. С. 469. ISBN 978-5-17-062293-1
- Гуреев А. А., Жоров Ю. М., Смидович Е. В. Производство высокооктановых бензинов. — М.: Химия, 1981. — С. 12. — 224 с.
- Рыбальчик В. С., Поляков С. В., Герасименко В. Ф. ГЛАВА XII. Топлива, масла и охлаждающие жидкости § 121. Оценка детонационной стойкости топлив // Теория поршневых авиационных двигателей / под ред. А. А. Добрынина. — М.: Воениздат, 1955. — С. 339. — 352 с. Архивировано 26 февраля 2008 года.
Литература
- , , Производство высокооктановых бензинов. — М.: Химия, 1981. — 224 с. — 2670 экз.
- , , Квалификационные методы испытания нефтяных топлив. — М.: Химия. — 200 с. — 3300 экз.
- Смышляева Ю. А., Иванчина Э. Д., Кравцов А. В., Зыонг Ч. Т., Фан Ф. Разработка базы данных по октановым числам для математической модели процесса компаундирования товарных бензинов // Известия Томского политехнического университета. — 2011. — Т. 318, № 3. — С. 75—80.
Ссылки
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Октановое число, Что такое Октановое число? Что означает Октановое число?
Okta novoe chislo pokazatel kotoryj harakterizuet detonacionnuyu stojkost stojkost k vzryvu topliva primenyaemogo v dvigatelyah vnutrennego sgoraniya s vneshnim smeseobrazovaniem obychno benzina ne ispolzuetsya pri harakteristike dizelnogo topliva i aviacionnogo kerosina Oktanovoe chislo opredelyayut na standartnom odnocilindrovom dvigatele s peremennoj stepenyu szhatiya Benzin s bolee vysokim oktanovym chislom mozhet vyderzhat bolee vysokuyu stepen szhatiya v cilindrah dvigatelya bez dosrochnogo samovosplameneniya stuka v dvigatele detonacii i potomu mozhet primenyatsya v dvigatelyah s bo lshej udelnoj moshnostyu i koefficientom poleznogo dejstviya Ukazanie oktanovyh chisel v sisteme angl na amerikanskoj AZSZnacheniyaZa etalon vzyata smes izooktana 2 2 4 trimetilpentana i n geptana v dvigatelyah vnutrennego sgoraniya s iskrovym zazhiganiem oktanovoe chislo sootvetstvuet soderzhaniyu v procentah po obyomu izooktana v etalonnoj smesi Poskolku izooktan s trudom samovosplamenyaetsya dazhe pri vysokih stepenyah szhatiya toplivo s bolshej detonacionnoj stojkostyu imeet bolee vysokoe oktanovoe chislo Dlya tovarnogo benzina oktanovoe chislo obychno nahoditsya v predelah 70 95 to est ego detonacionnaya stojkost takaya zhe kak i u smesi izooktana i geptana s 70 95 izooktana Maksimalnoe znachenie oktanovogo chisla ekvivalent chistogo izooktana ravno 100 iz za krajne nizkoj detonacionnoj stojkosti n geptana chistyj geptan prinyat za minimum s oktanovym chislom ravnym 0 Pri primenenii antidetonacionnyh prisadok vozmozhno dostizhenie bolee vysokoj detonacionnoj stojkosti chem u chistogo izooktana Dlya takih benzinov sushestvuet uslovnaya oktanovaya shkala gde znacheniya idut vyshe 100 a etalonnoj smesyu yavlyaetsya izooktan s dobavleniem razlichnyh kolichestv tetraetilsvinca Poskolku realnoe toplivo ne yavlyaetsya smesyu izooktana i geptana rezultaty sravneniya zavisyat ot metoda ispytanij razlichayut issledovatelskoe oktanovoe chislo OChI i motornoe oktanovoe chislo OChM Raznica mezhdu OChI i OChM nazyvaetsya chuvstvitelnostyu topliva angl fuel sensitivity Dlya harakteristiki detonacionnoj stojkosti topliva v realnyh usloviyah ekspluatacii primenyayutsya takzhe fakticheskoe oktanovoe chislo v ispytaniyah dvigatelya na stende i dorozhnoe oktanovoe chislo v ispytaniyah na doroge neposredstvenno na avtomobile Detonaciya v dvigatele na sluh vosprinimaetsya kak stuk harakternyj metallicheskij zvon On sozdayotsya volnami davleniya voznikayushimi pri bystrom sgoranii smesi i otrazhayushimisya ot stenok cilindra i porshnya Pri etom snizhaetsya moshnost dvigatelya i uskoryaetsya ego iznos a pri vozniknovenii detonacionnyh voln dvigatel mozhet byt povrezhdyon ili razrushen Vpervye eti yavleniya byli issledovany v 1921 godu anglijskim inzhenerom angl kotoryj predlozhil pervuyu shkalu detonacionnoj stojkosti benzinov Dolgoe vremya osnovnym antidetonatorom sluzhil tetraetilsvinec odnako v nastoyashee vremya ispolzovanie etilirovannogo benzina zapresheno iz za ego toksichnosti i dlya povysheniya oktanovogo chisla primenyayutsya drugie antidetonacionnye prisadki Ispytanie toplivaIspytaniya na detonacionnuyu stojkost provodyat ili na polnorazmernom avtomobilnom dvigatele ili na specialnyh ustanovkah s odnocilindrovym dvigatelem Na polnorazmernyh dvigatelyah pri stendovyh ispytaniyah opredelyayut tak nazyvaemoe fakticheskoe oktanovoe chislo FOCh a v dorozhnyh usloviyah dorozhnoe oktanovoe chislo DOCh Na specialnyh ustanovkah s odnocilindrovym dvigatelem opredelenie oktanovogo chisla prinyato provodit v dvuh rezhimah bolee zhyostkij motornyj metod i menee zhyostkij issledovatelskij metod Oktanovoe chislo topliva ustanovlennoe issledovatelskim metodom kak pravilo neskolko vyshe chem oktanovoe chislo ustanovlennoe motornym metodom Tochnost opredeleniya oktanovogo chisla bolee pravilno imenuemaya vosproizvodimostyu sostavlyaet edinicu Eto oznachaet chto benzin s oktanovym chislom 93 mozhet pokazat na drugoj ustanovke pri soblyudenii vseh trebovanij metoda opredeleniya oktanovogo chisla ASTM D2699 ASTM D2700 EN 25163 ISO 5163 ISO 5164 GOST 511 GOST 8226 slegka druguyu velichinu naprimer 92 Sushestvennym yavlyaetsya to chto obe velichiny 93 i 92 yavlyayutsya i tochnymi i pravilnymi i pri etom otnosyatsya k odnomu i tomu zhe obrazcu topliva Vidy oktanovyh chisel OChI i OChMZnacheniya oktanovogo chisla uglevodorodov i razlichnyh vidov topliva Veshestvo OChM OChIMetan 110 0 107 5Propan 100 0 105 7n butan 91 0 93 6Izobutan 99 0 101 1n pentan 61 7 61 7Izopentan 2 metilbutan 90 3 92 3Izogeksan 2 2 dimetilbutan 93 4 91 8101 0 105 0n geptan 0 0Izooktan 2 2 4 trimetilpentan 100 1001 penten 77 1 90 92 metil 1 buten 81 9 101 32 metil 2 buten 84 7 97 380 0 91 3Ciklogeksan 77 2 83 0Benzol 111 6 113 0Toluol 102 1 115 7Benziny pryamoj peregonki 41 56 43 58Benziny termicheskogo krekinga 65 70 70 75Benziny kataliticheskogo krekinga 75 89 80 94Benziny kataliticheskogo riforminga 77 93 83 100Benzin N 80 76 84Benzin AI 92 83 5 92Benzin AI 95 85 0 95Polimerbenzin 85 10090 92Alkilbenzol 100 107Etanol 100 105Kerosin 30Aceton gt 100Metil tret butilovyj efir 100 101 117Chislo oboznachaet srednee arifmeticheskoe OChM i OChI dannogo tipa benzina Orientirovochnoe znachenie mozhet slegka varirovatsya v zavisimosti ot sostava konkretnyh obrazcov benzina Norma po STO 00044434 006 2005 s izm 1 5 Oktanovoe chislo bylo opredeleno pri smeshenii s benzinom Issledovatelskoe oktanovoe chislo OChI angl Research Octane Number RON opredelyaetsya na odnocilindrovoj ustanovke s peremennoj stepenyu szhatiya nazyvaemoj ili pri chastote vrasheniya kolenchatogo vala 600 ob min temperature vsasyvaemogo vozduha 52 C i ugle operezheniya zazhiganiya 13 Ono pokazyvaet kak vedyot sebya benzin v rezhimah malyh i srednih nagruzok Motornoe oktanovoe chislo OChM angl Motor Octane Number MON opredelyaetsya takzhe na odnocilindrovoj ustanovke pri chastote vrasheniya kolenchatogo vala 900 ob min temperature vsasyvaemoj smesi 149 C i peremennom ugle operezheniya zazhiganiya OChM imeet bolee nizkie znacheniya chem OChI OChM harakterizuet povedenie benzina na rezhimah bolshih nagruzok Okazyvaet vliyanie na vysokuyu skorost i detonaciyu pri chastichnom drosselnom uskorenii i rabote dvigatelya pod nagruzkoj dvizhenii v goru i t d Po krajnej mere v 1950 h godah ispolzovalos takzhe oktanovoe chislo po temperaturnomu metodu Oktanovoe chislo angl yavlyaetsya srednim arifmeticheskim mezhdu OChI i OChM Ispolzuetsya na AZS v SShA Kanade Brazilii i nekotoryh drugih stranah Raznost mezhdu OChI i OChM harakterizuet chuvstvitelnost topliva k rezhimu raboty dvigatelya Raspredelenie oktanovogo chislaPoskolku pri ekspluatacii polnorazmernogo dvigatelya pri peremennyh rezhimah proishodit frakcionirovanie benzina neobhodimo razdelno ocenivat detonacionnuyu stojkost ego razlichnyh frakcij Oktanovoe chislo benzina s uchyotom ego frakcionirovaniya v dvigatele poluchilo nazvanie raspredelenie oktanovogo chisla OChR V svyazi so slozhnostyu opredeleniya oktanovogo chisla na dvigatelyah razrabotany metody kosvennoj ocenki detonacionnoj stojkosti po fiziko himicheskim pokazatelyam i harakteristikam nizkotemperaturnoj reakcii gazofaznogo okisleniya imitiruyushego predplamennye processy Uglevodorody kotorye soderzhatsya v toplivah znachitelno razlichayutsya po detonacionnoj stojkosti naibolshee oktanovoe chislo imeyut aromaticheskie uglevodorody i parafinovye uglevodorody alkany razvetvlyonnogo stroeniya naimenshee oktanovoe chislo imeyut parafinovye uglevodorody normalnogo stroeniya Topliva neftyanogo proishozhdeniya poluchennye kataliticheskim riformingom i krekingom imeyut bolee vysokie oktanovye chisla chem poluchennye pri pryamoj peregonke Dlya povysheniya oktanovogo chisla topliv ispolzuyutsya vysokooktanovye komponenty i antidetonacionnye prisadki Mnogie iz nih naprimer MTBE isparyayutsya legche chem benzin chto privodit k interesnomu effektu u mashin s negermetichnym benzobakom po mere rashodovaniya topliva i ispareniya prisadki oktanovoe chislo benzina ostavshegosya v bake umenshaetsya na neskolko edinic Eto privodit k lyogkomu zvonu pri polnoj moshnosti motora esli on ne oborudovan datchikom detonacii Podavlyayushee bolshinstvo sovremennyh inzhektornyh dvigatelej imeet datchiki detonacii pozvolyayushie ispolzovat lyuboj benzin s oktanovym chislom 91 98 odnako dlya dvigatelej s vysokoj stepenyu szhatiya mozhet byt neobhodimo ispolzovat benzin s oktanovym chislom ne nizhe 95 ili dazhe 98 Sm takzheMetanovoe chislo Cetanovoe chisloPrimechaniyaLev Machulin Oktanovoe chislo Oproverzhenie mifov rus Nauka i zhizn 2018 2 S 74 80 Arhivirovano 7 fevralya 2018 goda Aleksandr Prozorov Novaya bibliya avtomobilista Litres 2017 S 469 ISBN 978 5 17 062293 1 Gureev A A Zhorov Yu M Smidovich E V Proizvodstvo vysokooktanovyh benzinov M Himiya 1981 S 12 224 s Rybalchik V S Polyakov S V Gerasimenko V F GLAVA XII Topliva masla i ohlazhdayushie zhidkosti 121 Ocenka detonacionnoj stojkosti topliv Teoriya porshnevyh aviacionnyh dvigatelej pod red A A Dobrynina M Voenizdat 1955 S 339 352 s Arhivirovano 26 fevralya 2008 goda Literatura Proizvodstvo vysokooktanovyh benzinov M Himiya 1981 224 s 2670 ekz Kvalifikacionnye metody ispytaniya neftyanyh topliv M Himiya 200 s 3300 ekz Smyshlyaeva Yu A Ivanchina E D Kravcov A V Zyong Ch T Fan F Razrabotka bazy dannyh po oktanovym chislam dlya matematicheskoj modeli processa kompaundirovaniya tovarnyh benzinov Izvestiya Tomskogo politehnicheskogo universiteta 2011 T 318 3 S 75 80 Ssylkihttp www krugosvet ru enc nauka i tehnika himiya OKTANOVOE CHISLO html
