20.3.5. Октановое число

Способность топлива противостоять детонации называется детонационной стойкостью. Общепринято оценивать детонационную стойкость карбюраторных топлив октановым числом. Для определения октанового числа пользуются моторным методом, который дает сравнительную оценку испытуемого топлива по отношению к эталонному при сжигании их в двигателе.

Основная часть установки – одноцилиндровый четырехтактный двигатель с устройством, позволяющим во время работы двигателя изменять степень сжатия от 4 до 10. Установка снабжена специальной аппаратурой и датчиками, регистрирующими интенсивность детонации, – пультом управления и устройством для поддержания постоянной влажности поступающего в двигатель воздуха.

Двигатель при строго определенных стандартных условиях испытания работает на топливе, октановое число которого нужно установить. Во время работы постепенно повышают степень сжатия, пока не возникнет определенной силы детонация, интенсивность которой фиксируется. Затем закрепляется данная степень сжатия и подбирается эталонное топливо, при работе, на котором возникает детонация той же силы, что и на испытуемом топливе. Эталонное топливо составляется из двух индивидуальных углеводородов: изооктана (слабо детонирующий) и гептана (сильно детонирующий). Эти углеводороды по физическим свойствам близки, но имеют неодинаковое строение, а отсюда – разную детонационную стойкость.

Изооктан ( ) – один из изомеров октана. Условно детонационная стойкость изооктана принята за 100 ед. Топливо, состоящее из таких углеводородов, не вызывая детонации, может работать в двигателях, имеющих степень сжатия .

Углеводород н-гептан ( ) – сильно детонирующий углеводород нормального строения алканового ряда, его детонационная стойкость принята за 0. Топливо, состоящее из таких углеводородов, можно использовать в двигателях, имеющих степень сжатия до 3,5. Смешивая в определенных объемах изооктан и н-гептан, получают эталоны, имеющие детонационную стойкость от 0 до 100 ед.

Октановое число – условная единица измерения детонационной стойкости топлив, показывающая процент содержания по объему изооктана в искусственно прнготовленной смеси, состоящей из изооктана и н-гептан а, по своей детонационной стойкости равноценной испытуемому топливу. Например, если эталонная смесь состоит из 72% изооктана и 28% н-гептана и по своей детонационной стойкости равноценна топливу, то октановое число испытуемого топлива равно 72.

Кроме моторного метода определения октановых чисел, применяется исследовательский метод. Определение октановых чисел исследовательским методом проводится при режимах работы двигателя, соответствующих работе автомобилей в городских условиях. Для испытаний топлив по этому методу пользуются установкой ИТ9-4, представляющей собой переоборудованную установку ИТ9-2. Режим работы двигателя заметно изменяет получаемые значения октановых чисел: по исследовательскому методу они выше, чем по моторному, на 4–10 ед. В технических условиях на нефтепродукты и в различных справочниках указывается метод определения октанового числа.

Из всех групп углеводородов, входящих в карбюраторные топлива, наибольшей детонационной стойкостью обладают арены (ароматические углеводороды) и изоалканы, а наименьшей – н-алканы. Цикланы и непредельные углеводороды (олефины) занимают промежуточное положение.

В состав бензинов входят углеводороды с числом углеродных атомов от 4 до 10. Октановые числа бензинов зависят от химического состава углеводородов, находящихся в них.

Бензины прямой перегонки метановых нефтей содержат в своем составе много н-алканов и имеют низкие значения октановых чисел (55–60 ед.). Бензины прямой перегонки циклановых нефтей имеют более высокие значения октановых чисел (около 70 ед.). Бензины каталитического крекинга могут иметь октановые числа более 80 ед.

Современные бензины – это сложные многокомпонентные продукты, полученные добавлением к основному (базовому) бензину различных высокооктановых компонентов и антидетонаторов.