Октановое число

Раздел 1. Что такое октановое число и зачем нужен 98 бензин?

Если на ютубе вы увидели, как бравые ребята каким то чудо-прибором замеряют октанвое число прямо на заправке за 5 секунд, рекомендую закрыть такое видео и не лохматить бабушку. Самое простое исследование на соответствие бензина ГОСТу стоит от 10 000 руб.

Зависимость фактического октанового числа от оборотов двигателя.

Существует 2 метода определения октанового числа: исследовательский и моторный. Октановое число, полученное по исседовательскому методу, обозначают ОЧИ, а полученное по моторному — ОЧМ. Замеры обоих ОЧ производятся на одной и той же одноцилидровой установке. Только для определения ОЧИ обороты коленчатого вала – 600 об/мин, для ОЧМ – 900 об/мин. Кроме того, при определении ОЧМ используется подогрев смеси перед двигателем.

Условно считают, что ОЧИ характеризует свойства топлива при городском цикле эксплуатации автомобиля, а ОЧМ – при шоссейном цикле.

Т.е. фактическое октановое число падает с ростом оборотов. На холостых оборотах,  при полной нагрузке число равно измеренному по исследовательскому методу. С ростом оборотов фактическое октановое число снижается до значения измеренного по моторному методу, т.е. на 5-10 пунктов.

В России марки бензина принято обозначать в соответствии с исследовательским методом, а в США, например, октанвое число указывают как среднее арифметическое между ОЧИ и ОЧМ. Т.е., к сожалению, бензин с американской  маркировкой AKI 93 соответсвует АИ 98 — АИ100, AKI 91 = АИ 95, AKI 89 = АИ 92.

Так почему же нельзя заправить высокофорсированный двигатель рассчитанный на 98-й бензин 92?

Последствия детонации.

При нормальной работе двигателя рабочая смесь поступает в цилиндр, поджигается искрой и фронт пламени распространяется со скоростью 10—20 м/сек. При начале рабочего такта температура и давление, за счет воспламенения части топлива, начинают возрастать, если топливо обладает низкой антидетонационной стойкостью (низким октановым числом), то остальная смесь начинает гореть взрывообразно  — со скоростью 1500—2500 м/сек. (в 100 раз больше чем при нормальном горении)

При прочих равных, чем выше стойкость к детонации, тем, как правило, медленнее скорость горения и выше КПД этого процесса, теоретически, лучше эффективность. Так же  антидетонационный присадки сокращают скорость горения и энергию от сгорания.

Так как скорость сгорания высокооктановых бензинов ниже —  есть вероятность, что топливо будет догарать в выпускном коллекторе и разрушать выпускную систему и датчики.

Авиационные бензины

Основная область применения авиационных бензинов — топливо высоконагруженных поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Основной способ добычи авиационных бензинов — прямая перегонка нефти, каталитического крекинга или риформинга без добавки или с добавкой высококачественных компонентов, этиловой жидкости и различных присадок.

Для авиабензина основными показателями качества являются:

• детонационная стойкость (определяет пригодность бензина к применению в двигателях с высокой степенью сжатия рабочей смеси без возникновения детонационного сгорания)
• фракционный состав (говорит об испаряемости бензина, что необходимо для определения его способности к образованию рабочей топливовоздушной смеси; характеризуется диапазонами температур выкипания (40—180(°)С) и давлений насыщенных паров (29—48 кПа))
• химическая стабильность (способность противостоять изменениям химического состава при хранении, транспортировке и применении).

Классификация авиационных бензинов основывается на их антидетонационных свойствах, выраженных в октановых числах и в единицах сортности. Сорта советских авиационных бензинов ранее маркировались по системе: буква Б и через дефис — цифра, обозначающая октановое число. Как пример, в СССР середины 20-го века выпускались авиационные бензины — Б-59, Б-70, Б-74, Б-78б и Б-78г, причём два последних несколько различались по химическому составу, что обозначали литеры после цифры: б — это из бакинских месторождений нефти, а г — из грозненских.

В дальнейшем для повышения октанового числа в бензин вводилась антидетонационная присадка:

• продукт Р-9 (тетраэтилсвинец — 55%, бромистый этил — 35%, монохлорнафталин — 10%, красный краситель)
• продукт В-20 (тетраэтилсвинец — 55%, бромистый этил — 35%, дихлорэтан — 10%, синий краситель)

Присадка добавлялось по объёму от 1 до 4 куб. см. жидкости на 1 литр. Бензины с присадкой имели маркировку:

• на основе Б-59: 1Б-59(73), 2Б-59(78), 3Б-59(81), 4Б-59(82)
• на основе Б-70: 1Б-70(80), 2Б-70(85), 3Б-70(87), 4Б-70(88)
• на основе Б-74: 1Б-74(85), 2Б-74(88), 3Б-74(90), 4Б-74(92)
• на основе Б-78: 1Б-78(87), 2Б-78(92), 3Б-78(93), 4Б-78(95)

где цифра перед буквой Б означает объём количества присадки в см3 на литр бензина. В скобках число показывает итоговое октановое число смеси бензина с присадкой. Также готовились топливные смеси, с добавлением в бензин бензолов и изооктанов, с октановым числом 95:

• Смесь №1: 60% Б-70, 20% изооктана и 20% неогексана.
• Смесь №2: 60% Б-70, 20% алкилбензола и 20% неогексана.
• Смесь №3: 60% Б-70, 32% изооктана и 8% изопентана.

С распространением турбореактивных двигателей производство авиационных бензинов было значительно сокращено. К концу 20-го века в производстве оставались этилированные бензины Б-91/115 и Б-95/130, которые маркируются по ГОСТ 1012-72 через дробь: в числителе — октановое число или сортность на бедной смеси, в знаменателе — сортность на богатой смеси. Затем производство этих бензинов на территории РФ было полностью прекращено, а парк легкомоторной авиации начал использовать автомобильный бензин АИ-95 или импортный бензин AVGAS 100LL (с осени 2016 года 100LL производится в РФ по ГОСТ Р 55493-2013).

Также осталось производство бензина Б-70, который долгое время применялся в качестве горючего для турбостартеров двигателей самолётов типа Ту-16, Ту-22, МиГ-21 и ряда др. В настоящее время этот бензин в основном применяется при техническом обслуживании техники в качестве растворителя.

Получение

Прямогонные бензины

Долгое время бензин получали путём ректификации (перегонки) и отбора фракций нефти, выкипающих в определённых температурных пределах (до 100 °C — бензин I сорта, до 110 °C — бензин специальный, до 130 °C — бензин II сорта). Однако общим свойством этих бензинов является низкое октановое число. Вообще получение прямогонных бензинов с октановым числом выше 65 по моторному методу редко и возможно лишь из нефти Азербайджана, Средней Азии, Краснодарского края и Сахалина. Однако даже для дистиллятов из этих нефтей характерно резкое понижение октанового числа с ростом температуры конца отбора. Поэтому всю бензиновую фракцию (конец кипения 180 °C) используют редко. Для нефтей Урало-Волжского бассейна, Казахстана, а также месторождений Западной Сибири характерно преобладание нормальных парафиновых углеводородов, поэтому прямогонные бензины из них характеризуются низкими октановыми числами. Это побудило нефтепереработчиков ещё в 1930-е годы отбирать фракцию до 90-95 °C, чтобы в неё не попадал н-гептан, либо включать в отбор более тяжёлые фракции с их последующей чёткой ректификацией для удаления нормальных парафинов. Подобная «денормализация» прямогонных бензинов позволяет довести октановое число до 74-76 пунктов с существенным, однако, снижением выхода целевого продукта. В настоящее время из нефтей отгоняют фракцию НК-180 °C, которую потом вторично делят на фракции НК-62 °C или НК-85 °C. Эти последние дистилляты используют как компоненты товарных бензинов либо направляют на облагораживание (изомеризация).

Алкил-бензин

Алкил-бензин представляет собой смесь изомеров углеводородов С₇ и С₈ и получается в процессе алкилирования изобутана бутиленами. Алкил-бензин широко используется как компонент автомобильных и авиационных бензинов и обладает высоким 90-93. Алкил-бензин можно получать, вовлекая в сырьё алкилирования пропилен и амилены.

Лидером по производству алкил-бензина являются США (более 40 млн т/год). В России производится менее 1 млн т/год алкил-бензина, что объясняется отсутствием ресурсов бутан-бутиленовой фракции, которую получают в процессе каталитического крекинга, не получившего широкого распространения в России. Кроме того, сам процесс алкилирования в России технически устарел и стал малоэффективным, что повлекло сжигание избытка сырья.

В первой половине XX века для повышения октанового числа начали применять крекинг и риформинг, которые преобразуют линейные цепочки нормальных алканов — основной составляющей прямогонного бензина — в разветвлённые алканы и ароматические соединения соответственно.

Раздел 3. Какой бензин лить?

Нужен ли 98-й бензин конкретно вашему мотору? Маленький тест: — Степень сжатия мотора больше 10? — Езда на повышенных оборотах или рваный темп езды (пробки чередующиеся с ускорениями со светофоров)? — Есть турбина? — Эксплуатация при температурах воздуха 30 градусов и выше? Если вы ответили да хотя бы на один вопрос, то рекомендуется заливать 98-й. Если вы не уверены, то так же рекомендуется заливать 98-й бензин. 98-й бензин подходит в любые двигатели, на какое бы октановое число они не были расчитаны. А вот заливая 95 или 92 появляется риск детонации, которая со временем (в течении 1-2 лет если повезет) приведет к разрушению колец/поршней/клапанов. Кроме того чем выше октановое число, тем меньше скорость горения, полнее сгорание и плавнее работает двигатель, а так же выше плотность бензина. Увеличение мощности от перехода на 98-й бензин произойдет только в том случае, если бензин обладает минимальным количеством присадок (и следовательно будет иметь хорошую калорийность), либо если двигатель расчитан на 98-й бензин и обладает турбиной или высокой степенью сжатия. Навредить мотору 98-м (и даже 116-м) нельзя, но и увеличения мощности не следует ожидать.