§ 12. Октановое число

Способность топлива противостоять детонации (де­тонационную стойкость) оценивают октановым чис­лом. В СССР октановое число определяют двумя мето­дами: моторным и исследовательским. Более широкое распространение имеет моторный. Октановое число по этому методу определяют на одноцилиндровой установке ИТ9-2М, конструкция которой позволяет про­водить испытания с переменной степенью сжатия (4 — 10 единиц). На этой установке методом сравнения оце­нивают детонационную стойкость исследуемого бензила и эталонного топлива, в состав которого входят два ин­дивидуальных углеводорода: изооктан и гептан. Изооктан C₈H₁₈ — углеводород парафинового ряда изомерного строения: 2,2,4-триметилпентан, его структурная форму­ла выглядит так:

СН3 СН3
СН3 – О – СН2 – СН - СН3
СН3

Для изооктана характерна высокая детонационная стойкость, его октановое число принято за 100 единиц Он начинает детонировать только в двигателях с очень высокой степенью сжатия (до 9,0)

Гептан C?Hi6 также углеводород парафинового ряда, но нормального цепочного строения, его структурная формула СН₃—СН₂-СН₂-СН₂—СН₂—СН₂—СН₃ Он сильно детонирует, его детонационная стойкость принята за 0 единиц. Физические свойства этих углеводородов близки, но строение разное, этим и объясняется резкое отличие их детонационной стойкости

Октановым числом топлива называют процентное содержание (по объему) изооктана в искусственно приготовленной смеси, состоящей из изооктана и гептана, по своей детонационной стойкости равноценной испыту­емому топливу. Смешивая изооктан и гептан в определенных соотношениях, можно получать эталонное топливо с октановыми числами от 0 до 100. Следовательно, октановое число — это условная единица измерения детонационной стойкости бензинов. Октановое число ука­зывают в марках всех бензинов, Например, А-76—бен­зин автомобильный, октановое число по моторному ме­тоду— не менее 76

Испытание ведут следующим образом. Одноцилиндровый двигатель установки ИТ9-2М (рис.7) заправ­ляют бензином, октановое число, которого нужно установить. Двигателю задают стандартный режим, а затем в процессе работы постепенно повышают степень сжа­тия до появления детонации. Интенсивность детонации регистрируют специальным прибором — детонометром. С помощью приспособления закрепляют степень сжатия такой, при которой возникла детонация. После этого двигатель заправляют эталонным топливом, при чем подбирают такую смесь изооктана и нормального гептана, при работе на которой интенсивность детонации будет такой же, как и при работе на испытуемом бензине. По количеству недетонирующего углеводорода в искусственно приготовленной смеси устанавливают ок­тановое число.

Предположим, испытуемый бензин по детонационной стойкости, определенной на двигателе ИТ9-2М, оказался таким же, как эталонная смесь, состоящая из 77 % изо­октана и 23 % гептана. Следовательно, октановое число данного бензина равно 77 (марка А-76

^

В последние годы детонационную стойкость бензина, кроме моторного, определяют также и исследователь­ским методом на установке ИТ9-6. Испытания проводят в «сжиме работы легкового автомобиля при его дви­жении в условиях города (ограниченные мощности, частые остановки, пониженный тепловой режим). Если октановое число определено исследовательским методом,

Рис. 7 Схема определения октанового числа

то в марке бензина пишут букву «И», например API 93 автомобильный бензин с октановым числом по иссле­довательскому методу не менее 93. Октановые числа, определенные по исследовательскому методу на 7—10 единиц больше, чем по моторному. Чем меньше эта разница для бензина одной марки, тем лучше его экс­плуатационные свойства.

Детонационная стойкость углеводородов при работе двигателя на бедных и богатых горючих смесях неоди­накова При работе на бедных смесях (избыток кисло­рода) наибольшей детонационной стойкостью остают­ся изомеры парафиновых углеводородов, на богатых (недостаток кислорода)—ароматические углеводороды.

Наименьшая стойкость всегда оказывается у нормаль­ных парафиновых углеводородов, нафтеновые и непредельные занимают промежуточное положение. Для более полной характеристики высокооктанового топлива (авиационные бензины) их детонационную стойкость оценивают при работе двигателя, как на бедных, так и на богатых смесях. На бедных смесях оценивают ок­тановое число, а на богатых — сортность

В настоящее время известны индивидуальные уг­леводороды и некоторые органические вещества, детона­ционная стойкость которых выше, чем изооктана, например триплан— 104 единицы, толуол— 103 единицы, эти­ловый спирт, бензол—106 единиц. Имеются углеводо­роды, детонационная стойкость которых ниже детона­ционной стойкости гептана. Так, октановое число октана —20, декана —53. Следовательно, первые будут рабо­тать в двигателе лучше изооктана, а вторые — хуже геп­тана.