Как найти октановое число формула

Определение октанового числа расчетным методом

Одним
из основных показателей качества
автомобильных бензинов является их
детонационная стойкость, от которой в
наибольшей степени зависит надежность
и продолжительность эксплуатации
поршневых двигателей. Детонационная
стойкость характеризует способность
бензина сгорать в двигателе без детонации
и оценивается в единицах октанового
числа: чем больше октановое число, тем
выше детонационная стойкость бензина.
На
рис. 1.3 представлена развернутая
индикаторная диаграмма, т. е. зависимость
изменения давления Р
в
цилиндре двигателя от угла поворота
коленчатого вала φ_пв,
при нормальном и детонационном сгорании
смеси.

Рис. 1.3. Индикаторная диаграмма: 1 – нормальное сгорание; 2 – детонационное сгорание; ВМТ – верхняя мертвая точка	Рис. 1.4. Установка УИТ-65 для моторного определения октановых чисел бензина: 1 – пульт управления; 2 – аппаратура для измерения детонации; 3 – бак для подогрева всасываемого воздуха; 4 – конденсатор охлаждения; 5 – карбюратор; 6 – ресивер с водяным охлаждением; 7 – одноцилиндровый двигатель

Октановое
число
–
условный показатель антидетонационной
стойкости бензина, численно равный
процентному содержанию изооктана С₈Н₁₈,
октановое число которого принято за
100, в его смеси с н-гептаном С₇Н₁₆,
октановое число которого равно 0,
эквивалентной по детонационной стойкости
испытываемому бензину. Смеси изооктана
и н-гептана различных соотношений будут
иметь детонационную стойкость от 0 до
100. Например, октановое число бензина
равно 80. Это значит, что данный бензин
по детонационной стойкости эквивалентен
смеси изооктана и н-гептана, в которой
изооктана 80%. Существуют два метода
определения октанового числа: моторный
и
исследовательский.
Моторным
методом определяют
октановое число на установке УИТ-65 (рис.
1.4), позволяющей изменять степень сжатия
от 4 до 9, где сравнивают детонационную
стойкость исследуемого бензина с
эталонными образцами при температуре
горючей смеси 150 °С и частоте вращения
900 мин^-1.
Исследовательским
способом
детонационную
стойкость определяют при температуре
горючей смеси 25-35 °С (смесь не подогревается)
и частоте вращения 600 мин^-1.
В этом случае в марке бензина присутствует
буква «И». Например, АИ-92 – автомобильный
бензин с октановым числом по
исследовательскому методу не ниже 92.

Так
как определение детонационной стойкости
по моторному методу проходит в более
жестких условиях, то результат будет
несколько ниже, чем он был бы получен
при определении по исследовательскому
методу (табл. 1.2). В обоих случаях после
прогрева двигателя постепенно
увеличивается степень сжатия до появления
детонации определенной стандартной
интенсивности, определяемой по шкале
указателя детонации.

Таблица
1.2. Октановые числа бензинов различных
марок

Определение октанового числа	А-76	АИ-80	АИ-91	АИ-92	АИ-93	АИ-95	АИ-9	АИ-98
По моторному методу	76	76	82,5	83	85	85	85	88
По исследовательскому методу	–	80	91	92	93	95	96	98

Установлена
примерная зависимость между требуемым
октановым числом бензина, степенью
сжатия и диаметром цилиндра двигателя:

ОЧ=
125,4-413/ε + 0,183D, (1.4)

где
ОЧ – октановое число; ε – степень сжатия;
D
– диаметр
цилиндра.

Для
увеличения степени сжатия на единицу
необходимо повысить октановое число
на 4-8 единиц. Октановое число зависит
не только от степени сжатия. Заметное
влияние оказывают температура окружающей
среды, атмосферное давление и влажность.
Так, октановое число может быть снижено
на единицу при уменьшении температуры
воздуха на 10 °С или атмосферного давления
на 10 мм рт.ст. Например, если при температуре
окружающей среды -20 °С и атмосферном
давлении 760 мм. рт.ст. двигателю был
необходим бензин с октановым числом
90, то при температуре окружающей среды
-10°С и атмосферном давлении 700 мм. рт.ст.
достаточно использовать бензин с
октановым числом 80.

Кроме
того, октановое число может быть
приближенно подсчитано по формулам
(полученное значение ориентировочно
соответствует октановому числу,
определенному по исследовательскому
методу):

, (1.5)

, (1.6)

где
t_cp
– средняя температура разгонки топлива;
t_нк
– температура начала кипения топлива ;
t_кк
– температура
конца кипения топлива ; ρ₂₀
–
плотность топлива при 20°С, г/см³.

Для
бензинов с октановыми числами выше 62
рекомендуется следующая эмпирическая
формула:

(1.7)

где
t_10%,
t_90%
– температуры перегонки 10%-ных и 90%-ных
фракций бензина.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Версия для печати

Приложение В – Метод вычисления октанового числа по моторному методу на основе компонентного состава сжиженного газа

В.1 Сущность метода

Октановое число (ОЧ) пробы сжиженного газа рассчитывают по октановым числам компонентов, входящих в его состав, с учетом их содержания, определенного при анализе. Состав пробы сжиженного газа определяют методом газовой хроматографии.

Определяют содержание каждого компонента сжиженного газа в пробе по ГОСТ 10679, ГОСТ 33012, ГОСТ Р 54484 или ГОСТ Р 56869.

В.2 Требования к показателям точности измерений

Методика обеспечивает получение результатов вычислений октанового числа сжиженного газа по измеренному компонентному составу со значением расширенной абсолютной неопределенности U_оч, не превышающей значений, приведенных в таблице В.1, при доверительной вероятности 0,95.

Таблица В.1 – Показатели точности измерений

В.3 Расчет и обработка результатов

Расчетное октановое число (РОЧ) сжиженного газа вычисляют как сумму парциальных значений октановых чисел каждого компонента сжиженного газа по формуле:

(В1)

Где n – количество компонентов в сжиженном газе;

ОЧ_i – октановое число i-го компонента сжиженного газа;

C_i – массовая доля i-го компонента, %.

Значения октановых чисел (ОЧ_i) компонентов сжиженного газа, определенные по моторному методу, приведены в таблице В.2.

Таблица В.2 – Октановые числа компонентов сжиженных газов

В.4 Оформление результатов измерений

В.4.1 За результат измерения октанового числа сжиженного газа принимают среднеарифметические значения определений.

Примечание – Используемые для определения октанового числа массовые доли компонентов – это среднеарифметические значения, полученные по результатам двух последовательных измерений массовых долей, расхождение между которыми не превышает предела повторяемости согласно методике измерений компонентного состава по ГОСТ 10679, ГОСТ 33012, ГОСТ Р 54484 или ГОСТ Р 56869.

В.4.2 Результат определения октанового числа сжиженного газа записывают в виде:

(В.2)

где Uоч- расширенная неопределенность результата определения октанового числа, при коэффициенте охвата k, равном 2 (соответствует границе абсолютной погрешности при P = 0,95). Расширенную неопределенность (Uоч) вычисляют по формуле, приведенной в таблице В.1. Вычисленное значение октанового числа и расширенной неопределенности (абсолютной погрешности) округляют до первого десятичного знака.

В.5 Прецизионность метода

Прецизионность метода установлена на основании статистического исследования результатов межлабораторных измерений.

В.6 Контроль точности результатов измерений

Точность результатов расчета октанового числа сжиженного газа зависит от точности измерения компонентного состава методом газовой хроматографии, поэтому контроль точности результатов расчета (измерения) октанового числа сжиженного газа сводится к контролю точности измерения массовой доли компонентов в образце контроля (ГСО) в соответствии с методикой измерений.

< назад / к содержанию / вперед >

Миф об улучшении работы двигателя на бензине с высоким октановым числом

Бензин бывает разных сортов. Сорта различаются по октановому числу (ОЧ). Самые популярные 80, 92, 95. Редакция Zap-online.ru разобралась, что такое октановое число и на что оно влияет, с экспертами по топливу американских компаний.

В недавней статье, о высокотехнологичных топливных баках, коснулись темы топливной системы автомобиля. Копнув еще глубже, выяснили какие сорта топлива существуют, а также по каким признакам делятся. Оказалось, что сорта бензина различаются по величине октанового числа. Октановое число это показатель химической стойкости бензина к самовоспламенению – чем выше число, тем меньше вероятность взрыва под большим давлением в двигателе внутреннего сгорания (ДВС).

Кратко о принципе работы двигателя внутреннего сгорания

Внутри двигателя установлены поршни, которые двигаются вверх и вниз внутри цилиндра. Поршни прикреплены к шатунам, которые вращаются на коленчатом валу. ДВС работает по принципу четырехтактного цикла и делится на фазы впуска, сжатия, рабочего хода, выпуска. Сила, двигающая поршни, через трансмиссию вращает колеса автомобиля.

Цикл впуска начинается с движения поршня вниз по цилиндру. Этот процесс называется тактом впуска. Как только поршень опускается, контролируемая смесь воздуха и паров топлива всасывается в цилиндр через открытый впускной клапан. Далее впускной клапан закрывается, и поршень начинает движение вверх – это фаза сжатия. При этой фазе в цилиндре сжимается поступившая в фазе впуска, воздушно-топливная смесь. Как только поршень достигает вершины своего путешествия, свеча зажигания выдает искру, воспламеняющую воздушно-топливную смесь, происходит микровзрыв. Этот момент называется “рабочий такт ДВС”. Сила, образованная в результате взрыва, опять толкает поршень вниз, создавая движущую силу, передающуюся через коленчатый вал и трансмиссию на колеса. Колеса начинают вращение. Как только поршень достигает дна, ему самое время опять подниматься. В игру вступает такт выпуска – образовавшиеся после микровзрыва горячие газы выпускаются через уже открывшиеся выпускные клапаны. Как только поршень, поднявшись вверх, достигает верхней точки, выпускные клапаны закрываются, открываются впускные клапаны и процесс начинается сначала. Представьте себе, с какой скоростью все это происходит, когда автомобиль мчится по шоссе!

Итак, что же это за понятие – октановое число?

Стивен Расс, технический руководитель отдела разработки двигателей в Ford Motor, консультировавший нас топливный эксперт. По его словам, «октановое число это мера химической стойкости бензина к досрочному самовозгоранию».

Выше объясняли, как во время такта сжатия поршень сжимает воздушно-топливную смесь. Если эта смесь окажется под слишком высоким давлением, она может спонтанно воспламениться, до того, как свеча зажигания дает искру, что приведет к перебою в работе мотора.

Самовоспламенение или «детонация» (детонационное сгорание топливной смеси), приведет к отчетливо слышимому шуму похожему на звон монет забрасываемых в пустую копилку.

По словам Билла Стадзински, топливного специалиста из General Motors, самовоспламенение может привести к «волнам высокого давления, которые сталкиваются друг с другом, что и вызывает стук и звон, слышимый в двигателе». О разных неисправностях в ДВС подробней здесь.

Помимо шума, детонация может нанести ущерб внутренним частям мотора. Самовоспламенение может расплавить отверстия в поршнях и даже согнуть шатуны, что приведет к неминуемой поломке двигателя. К счастью Расс заверил нас, что «такое в наше время случается редко» благодаря передовым компьютерным блокам управления двигателем.

«В наших автомобилях установлены детонационные датчики», уверяет Стадзински. Это небольшие электронные преобразователи, прикрепленные к блоку двигателя, которые прислушиваются к конкретным звуковым частотам, характерным для детонации. Если датчики обнаруживают такие частоты, модуль управления трансмиссией выполняет ряд действий, чтобы опять вернуть контроль над сгоранием воздушно-топливной смеси. Блок может понизить уровень наддува в двигателях с наддувом и турбонаддувом, раньше зажечь искру в свечах зажигания или обогатить воздушно-топливную смесь, чтобы предотвратить внутренние повреждения двигателя.

Высокая степень сжатия в ДВС создает больше мощности при сжигании меньшего количества топлива. Степень сжатия, это показатель плотности сжимания воздушно-топливной смеси внутри цилиндра. Степень сжатия большинства современных двигателей составляет ≈ 10 к 1, но она может быть и выше, например 12 к 1 и больше, в двигателях с прямым впрыском топлива. В двигателях с наддувом степень сжатия может быть наоборот немного ниже.

Мощные двигатели с высокой степенью сжатия в спортивных автомобилях, нуждаются в топливе с более высоким октановым числом, которое снижает вероятность самовоспламенения. Если в такой двигатель залить бензин с октановым числом ниже положенного, просто потеряется мощность на первых километрах после заправки, потому что современные системы через пару километров перестроятся, осознав, что залитый бензин воспламеняется раньше положенного, и включат зажигание раньше. По мнению Расса, бензин с высоким октановым числом, например 95-ым «никаким образом не влияет на эффективность расхода топлива, если степень сжатия двигателя рассчитана на 92-ой бензин».

«В старых автомобилях с карбюраторным двигателем, без системы контроля возгорания топлива в двигателе, если залить бензин с низким числом, например АИ-80, отчетливо слышны удары в двигателе во время движения», сказал Стадзински. «Даже если стук в двигателе не слышен, реакция в автомобиле все равно идет». Снижается производительность, увеличивается расход топлива, больше тепла попадает в выхлопной катализатор, что снижает его прочность.

Как посчитать октановое число?

По словам Садзински, существуют три основных теста определяющих октановое число бензина:

«RON» – «Research Octane Number» или «исследовательский метод». Распространен в Европе, Австралии, России.

«МON» – «Motor Octane Number» или «моторный метод». Аналогичен RON, но при других условиях подсчета. Показатели выходят ниже RON ≈ на 8-10 пунктов.

«AKI» — «Anti-Knock Index» или «антидетонационный метод». Рассчитывается по формуле (RON+MON)/2, применяется США и Канаде.

Таблица октановых чисел бензина

За границей на заправках можно увидеть информацию по октавному числу бензина, исследованному по одному из двух методов. Например, в Европе вывешивают надпись «95 RON». Делается это для удобства водителей. Минивэну, который еще буксирует за собой прицеп через горный перевал в пустыне, нужен сорт бензина с«ОЧ» выше, чем для легкового автомобиля передвигающегося по плоскогорью.

По словам Садзински, метод расчета RON подходит больше для старых моделей автомобилей и небольших грузовиков, где стоят двигателя  большого объема и без наддува. Для таких ДВС характерна более высокая температура в цилиндре, чем для двигателей, октановое число для которых рассчитывается по “моторному методу”. Расчет MON больше ориентирован на небольшие, эффективные ДВС с турбонаддувом.

В Америке октановое число принято рассчитывать по методу AKI. Садзински обратил внимание, что «в мире нет одного согласованного стандарта расчета октанового числа, поэтому во многих странах, например в России, используют только показатель октанового числа бензина рассчитанного по исследовательскому методу».

По словам Садзински, в Европе распространен бензин с октановым числом 95, что в пересчете на американскую систему равняется 90. Это значит, что европейские автомобили, попавшие на территорию США, должны быть откалиброваны, чтобы ездить на самом распространенном американском бензине с октановым числом 87, и наоборот.

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 апреля 2021 года; проверки требуют 5 правок.

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^[1]). 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^[2].

Значения[править | править код]

За эталон взята смесь изооктана (2,2,4-триметилпентана) и н-гептана в двигателях внутреннего сгорания с искровым зажиганием^[1]; 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)^[3].

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 Гарри Рикардо^[en], 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[править | править код]

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[править | править код]

Значения октанового числа углеводородов и различных видов топлива

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
2,2,3-триметилбутан	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
Метилциклопентан	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[t 1]	76[t 2]	84
Бензин АИ-92	83,5[t 2]	92
Бензин АИ-95	85,0[t 3]	95
Полимербензин	85	100
Алкилат	90	92
Алкилбензол	100	107
Этанол	100	105
Керосин		30
Ацетон		>100
Метил-трет-бутиловый эфир	100—101	117[t 4][t 3]
↑ Число обозначает среднее арифметическое ОЧМ и ОЧИ данного типа бензина. ↑ 1 2 Ориентировочное значение; может слегка варьироваться в зависимости от состава конкретных образцов бензина. ↑ 1 2 Норма по СТО 00044434-006-2005 с изм. 1—5. ↑ Октановое число было определено при смешении с бензином.

Исследовательское октановое число (ОЧИ) (англ. Research Octane Number — RON) определяется на одноцилиндровой установке с переменной степенью сжатия, называемой УИТ-65 или УИТ-85, 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^[4].

Октановое число AKI^[en] 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[править | править код]

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[править | править код]

• Метановое число
• Цетановое число

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Гуреев А. А., Жоров Ю. М., Смидович Е. В. Производство высокооктановых бензинов. — М.: Химия, 1981. — 224 с. — 2670 экз.
• Гуреев А. А., Серёгин Е. П., Азев В. С. 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[править | править код]

• http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/himiya/OKTANOVOE_CHISLO.html

Октановое число