Октановое число
Октановое число — важнейший показатель качества, характеризующий детонационную стойкость бензина, зависящий от строения углеводородов, фракционного состава, химической и физической стабильности, содержания серы и др. Октановое число определяется на одноцилиндровых установках ИТ9-2М и УИТ-65 по моторному (ГОСТ 511-82) или на установках ИТ9-6 и УИТ-65 по исследовательскому (ГОСТ 8226-82) методам. Сущность определения сводится к сравнительному сжиганию испытуемого бензина, октановое число которого нужно найти, с искусственно приготовленным эталонным топливом, октановое число которого известно. Эталонное топливо составляют из двух индивидуальных углеводородов: изооктана — высокая и n-гептана — низкая детонационная стойкость. Физические свойства этих углеводородов близки, но структурное строение молекул разное (см. рис.), чем и объясняется различная детонационная стойкость. По внешнему виду — это прозрачные, бесцветные жидкости, не содержащие непредельных углеводородов и осадка, имеющие низкие температуры кипения (около 99°С, плотность 692 и 683 кг/м3).
Октановое число (по моторному методу): для изооктана C8H18 составляет 100 единиц, n-гептана С7Н16 — 0 единиц. Установки ИТ9-2М, ИТ9-6 и УИТ-65 имеют однотипные двигатели, агрегаты и измерительную аппаратуру, но условия испытания разные.
Условия испытания бензина при определении октанового числа исследовательским методом более мягкие, а получаемое значение выше, чем по моторному методу. Эту разницу называют чувствительностью бензина. Она зависит от его химического состава. Чем меньше разница для бензина одной марки, тем лучше его эксплуатационные свойства. Испытание ведут следующим образом: одноцилиндровый двигатель установки заправляют испытуемым бензином. В процессе работы степень сжатия постепенно повышают до появления детонации. Ее интенсивность регистрируют детонометром. Фиксируются степень сжатия, при которой возникает детонация. После этого двигатель заправляют эталонным топливом и подбирают такую смесь изооктана и n-гептана, при которой интенсивность детонации будет такой же, как и на исследуемом бензине. Октановым числом называют процентное содержание (по объему) изооктана в эталонной смеси, состоящей из изооктана и n-гептана, по своей детонационной стойкости равноценной испытуемому бензину. Предположим, испытуемый бензин по своей детонационной стойкости, определенной на двигателе ИТ9-2М, оказался таким же, как эталонная смесь, состоящая из 78 % изооктана и 22 % гептана. Тогда октановое число данного бензина равно 78. Октановые числа по моторному и исследовательскому методу маркируются по-разному — ОЧМ и ОЧИ (MON и RON). Для оценки разных сортов товарного бензина обычно выбирается какой-то один индекс. Так, по ГОСТу, в марке бензина указывается октановое число, определенное по исследовательскому методу.
Моторный и исследовательский методы предусматривают определение детонационной стойкости бензина на постоянных режимах работы одноцилиндрового двигателя. Однако для обеспечения высоких динамических показателей и надежной работы современных многоцилиндровых двигателей важное значение имеет бездетонационная работа и на переменных режимах. При повышении частоты вращения коленчатого вала двигателя испаряющиеся фракции топлива поступают в камеру сгорания раньше тяжелых углеводородов, которые в это время движутся в виде пленки по стенке впускного коллектора. Многоцилиндровому двигателю свойственна неравномерность распределения топлива по цилиндрам, как по качеству смеси, так и по фракционному составу. Детонационную стойкость бензина на различных режимах работы можно оценить дорожным октановым числом, определяемым методом дорожных детонационных испытаний автомобиля М-2140 в условиях, имитирующих езду в городских условиях по ГОСТ 10373-75. Величина дорожного октанового числа хорошо согласуется со значением антидетонационной стойкости легких фракций и наиболее точно характеризует свойства современных высокооктановых бензинов. По этой причине основным фактором, определяющим детонационную стойкость бензина, является коэффициент распределения детонационной стойкости по фракциям (отношение ОЧ низкокипящей фракции до 100°С, к ОЧ высококипящей фракции выше 100°С) и октановое число легких фракций, перегоняющихся до 100°С. Распределение ОЧ по фракциям зависит от компонентного состава бензина.