Октан-тестер: прибор для измерения октанового числа¶

Октан-тестер (октан-менометр, октановая машина) — измерительный прибор, предназначенный для определения октанового числа моторных топлив методом сопоставления детонационной активности испытуемого бензина с эталонными топливами. Широко применяется на нефтеперерабатывающих заводах, в испытательных лабораториях, на станциях технического обслуживания и при контроле качества топлива на автозаправках.

¶Определение и принцип работы

Октановое число — характеристика антидетонационных свойств бензина, показывающая его сопротивление детонации (неконтролируемому взрывному сгоранию рабочей смеси в цилиндре двигателя). Шкала основана на сравнении испытуемого топлива с эталонной смесью изооктана (2,2,4-триметилпентана), октановое число которого принято за 100, и н-гептана, которому присвоено значение 0. Октановое число бензинов, обращающихся в Российской Федерации, регламентируется техническим регламентом Таможенного союза: марки АИ-92, АИ-95 и АИ-98 соответствуют значениям не менее 92, 95 и 98 по исследовательскому методу.

Принцип действия октан-тестера основан на использовании стандартного одноцилиндрового моторного стенда с переменной степенью сжатия. Испытуемое топливо сжигается в цилиндре тест-мотора, и по мере повышения степени сжатия интенсивность детонации нарастает. Детонация фиксируется детонационным индикатором — пьезоэлектрическим микрофоном, улавливающим характерные ударные волны, либо ионным индикатором, реагирующим на ионизацию продуктов сгорания. Показания индикатора визуализируются на осциллографе или цифровом дисплее. По критической степени сжатия, при которой детонация достигает заданной интенсивности, октановое число определяется по градуировочным таблицам.

¶Основные методы измерения

В мировой практике применяются два стандартизованных метода определения октанового числа:

• Исследовательский метод (RON, по стандарту ASTM D2699 / ГОСТ 51431) — проводится при 600 об/мин, температуре охлаждающей жидкости 100 °C и впускном воздухе 52 °C. Отражает поведение двигателя при умеренных нагрузках.
• Моторный метод (MON, по стандарту ASTM D2700 / ГОСТ 51432) — проводится при 900 об/мин, более высокой температуре впускного воздуха (149 °C) и с опережением зажигания. Моделирует режим интенсивной работы двигателя.

Маркировка бензина в России (АИ-95) отражает исследовательское октановое число; моторное число, как правило, на 8–12 пунктов ниже. Для оценки обоих показателей применяются соответствующие модификации октан-тестеров.

¶Классификация приборов

По способу определения октанового числа различают:

• Стандартные октан-тестеры (октановые машины) — стационарные лабораторные установки на базе одноцилиндрового мотора-эталона CFR (Cooperative Fuel Research). Метод сопоставления с эталонными топливами считается первичным и официально признанным.
• Портативные октан-тестеры — компактные приборы, работающие по косвенным методам: измерению скорости звука в топливе, диэлектрической проницаемости, инфракрасной спектрометрии. Точность таких приборов, как правило, ниже лабораторной (±1–2 единицы), но они позволяют оперативно оценить качество бензина на АЗС.
• Спектрометрические анализаторы — используют ИК-спектроскопию и хемометрические модели для расчёта октанового числа по химическому составу пробы.

¶Применение

Октан-тестеры применяются на нефтеперерабатывающих заводах при выпуске товарного бензина, в научно-исследовательских лабораториях при разработке топливных присадок, в сертификационных центрах при подтверждении соответствия бензина техническим регламентам, а также на автозаправках и станциях технического обслуживания для контроля качества поставляемого топлива. В России контроль октанового числа осуществляется в соответствии с требованиями технического регламента Таможенного союза «О безопасности жидкого нефтяного топлива» и методиками, приведёнными в ГОСТ Р 52368.

¶Ограничения метода

Стандартный метод сопоставления требует наличия эталонных топлив (изооктана и его смесей с толуолом или н-гептаном), калиброванного мотора-эталона и подготовленного персонала, что делает лабораторные октан-тестеры относительно громоздкими и дорогими. Косвенные методы, применяемые в портативных приборах, чувствительны к составу присадок и ароматических углеводородов, поэтому их результаты считаются ориентировочными и не служат основанием для сертификации топлива.

¶Интересные факты

Одним из первых серийных октан-тестеров стала установка Waukesha CFR, разработанная в 1930-е годы в рамках программы Cooperative Fuel Research и ставшая международным стандартом. В СССР аналогичные октановые машины выпускались под обозначением У-2 (моторметод) и У-2М (исследовательский метод) по техническим условиям, связанным с ГОСТ 51431 и ГОСТ 51432.

Источники:

• ГОСТ 51431-92. Бензины моторные. Метод определения октанового числа (исследовательский метод).
• ГОСТ 51432-92. Бензины моторные. Метод определения октанового числа (моторметод).
• ASTM D2699, ASTM D2700 — стандартные методы определения октанового числа.
• Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 013/2011 «О безопасности жидкого нефтяного топлива».