Октановое число и антидетонационная стойкость бензина¶

Антидетонационная стойкость (АИ) — характеристика моторного топлива, показывающая его сопротивляемость детонации — самовоспламенению топливовоздушной смеси в цилиндре двигателя под действием высокой температуры и давления. Обозначение «АИ» расшифровывается как «антидетонационный индекс»; числовое значение после аббревиатуры (например, АИ-92, АИ-95, АИ-98) соответствует октановому числу бензина, определённому по моторному методу. В России и ряде стран СНГ именно этот показатель является основным критерием маркировки автомобильного бензина.

¶Октановое число и методы определения

Октановое число (ОЧ) — мера антидетонационной стойкости топлива, выраженная в условных единицах. За эталон приняты два углеводорода: изооктан (2,2,4-триметилпентан), которому присвоено ОЧ = 100, и н-гептан, ОЧ которого принят равным нулю. Топливо сравнивается со смесью эталонов: если бензин детонирует так же, как смесь из 95 % изооктана и 5 % н-гептана, его октановое число равно 95.

Существует два основных метода измерения:

Моторный метод даёт более низкие значения, чем исследовательский: разница между ними называется «чувствительностью» топлива. Для современных бензинов она обычно составляет 7–10 единиц. В России маркировка АИ-92 означает, что моторное октановое число топлива равно 92, а исследовательское — примерно 99–100.

¶Детонация в двигателе

Детонация — ударная волна, возникающая в цилиндре при чрезмерно раннем самовоспламенении части топливовоздушной смеси до подачи искры. Сопровождается металлическим стуком, ростом температуры и давления, перегревом поршней и клапанов. При длительной работе в режиме детонации возможны разрушение прокладки головки блока цилиндров, прогар поршня и деформация шатунов.

Детонация возникает при:

• высокой степени сжатия;
• низком октановом числе топлива;
• перегреве двигателя;
• неисправной системе зажигания (позднее зажигание);
• нагаре в камере сгорания.

Современные двигатели с турбонаддувом и высокой степенью сжатия особенно требовательны к качеству топлива: для них производители нередко рекомендуют АИ-95 и выше.

¶Химия антидетонационной стойкости

Октановое число определяется химическим составом бензина. Высокое ОЧ у:

• изооктана и других разветвлённых парафинов (100 и выше);
• ароматических углеводородов — бензола, толуола, ксилолов (98–110);
• спиртов — этанола (109), метанола (107), изобутанола (113);
• эфиров — МТБЭ (117), этерола.

Низкое ОЧ у прямогонных фракций, н-алканов (гептана, октана), олефинов и нафтенов.

Для повышения антидетонационной стойкости в бензин вводят антидетонаторы — присадки, содержащие соединения свинца (тетраэтилсвинец, запрещённый в большинстве стран с 1990-х годов), марганца (МТБЭ и его аналоги) или кислородсодержащие добавки. В России ГОСТ Р 51105-97 ограничивает содержание свинца 0,01 г/дм³, фактически запрещая его использование.

¶Маркировка бензина в России

Согласно ГОСТ Р 51105-97, на автозаправках России реализуется бензин следующих марок:

• АИ-92 — моторное ОЧ не ниже 92, самая массовая марка;
• АИ-95 — моторное ОЧ не ниже 95;
• АИ-98 — моторное ОЧ не ниже 98;
• АИ-100 и АИ-102 — высококачественные бензины для спортивных и форсированных двигателей.

Буква «А» означает «автомобильный», «И» — «исследовательский» (в современной трактовке — «антидетонационный индекс»). Число — моторное октановое число.

¶Значение для эксплуатации

Использование топлива с октановым числом ниже рекомендованного производителем приводит к детонации, потере мощности и повышенного расхода. Применение бензина с более высоким АИ, чем требуется, не даёт выигрыша в мощности, но и не повреждает двигатель при исправной системе управления. Существует заблуждение, что «высокооктановый бензин чище» — на практике качество очистки определяется технологией переработки, а не октановым числом.

¶Интересные факты

• В СССР до 1970-х годов в бензин добавляли тетраэтилсвинец; переход на неэтилированные бензины был связан с экологическими требованиями.
• Октановое число изооктана принято равным 100 условно: фактически его детонационная стойкость в моторном методе составляет около 100, а в исследовательском — 100.
• Существуют бензины с ОЧ выше 120 — они содержат большое количество ароматических углеводородов и применяются в авиации и мотоспорте.

¶Источники

• ГОСТ Р 51105-97 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Бензины. Технические условия»
• ГОСТ Р 52368-2005 «Топливо дизельное Евро. Технические условия»
• Справочник «Нефтепродукты. Свойства, состав, применение»
• Правила дорожного движения Российской Федерации (приложение о требованиях к топливу)
• Учебник «Химия нефти и газа» под редакцией В. А. Прозорова