Современные методы повышения октанового числа
Кутовый, А. Н. Современные методы повышения октанового числа / А. Н. Кутовый, В. С. Власенко, Р. Р. Фатхулов. — Текст : непосредственный // Технические науки: проблемы и перспективы : материалы IV Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2016 г.). — Санкт-Петербург : Свое издательство, 2016. — С. 108-109. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/166/10847/ (дата обращения: 21.09.2023).
Октановое число — мера детонационной стойкости бензина и моторных масел. То есть, она равна процентному (за объемом) содержания изооктана (2,2,3-триметилпентан) в смеси с нормальным гептаном, эквивалентные по детонационной устойчивости топлива, что испытывается при стандартных условиях.
Причина детонации — выделение энергии при повышенном образовании гидропероксидов ROOH в парах бензина при их окислении кислородом воздуха. Если концентрация гидропероксидов превысит некоторый предел, произойдет их взрывной распад. Взрыв пероксидов протекает по механизму разветвленно-цепных реакций. Для повышения детонационной стойкости есть два пути. Первый — повысить в составе бензина долю разветвленных и ароматических соединений. Второй — ввести в топливо небольшие количества специальных добавок.Чтобы определить антидетонационные свойства полученной смеси, в 1930-х была предложена специальная шкала, в соответствии с которой стойкость данного бензина к детонации сравнивается со стойкостью стандартных смесей. В качестве стандартов были выбраны два вещества: гептан нормального строения и один из изомеров октана — 2,2,3-триметилпентан (его называют «изооктаном»). Смесь паров гептана с воздухом при сильном сжатии легко детонирует, поэтому качество гептана как топлива считается нулевым. Изооктан, будучи разветвленным углеводородом, устойчив к детонации, и его качество принимают равным 100. Октановое число определяют так. Готовят смесь из нормального гептана и изооктана, которая по своим характеристикам эквивалентна испытуемому бензину. Процентное содержание изооктана в этой смеси и есть октановое число бензина.То есть, если в нормальных условиях испытания бензин эквивалентен по детонационной стойкости смеси, содержащей 95 % изооктана и 5 % н-гептана, то октановое число такого бензина равно 95. Именно это число написано на всех бензозаправках, и от него зависит качество и цена бензина. Для автомобильных бензинов октановое число определяют двома методами — моторным и исследовательским. В первом случае моделируют работу двигателя в условиях больших нагрузок (движение по шоссе с высокой скоростью), во втором — в городских условиях (скорость движения невелика и происходят частые остановки). Буква «И» в марке бензина АИ-93 как раз и означает, что октановое число этого бензина получено исследовательским методом. А если указано, что октановое число бензина равно просто 76, то это означает, что оно получено моторным методом.
Методы повышений октанового числа в бензине
Для повышения октанового числа в бензин вводят также так называемые высокооктановые компоненты. К ним относятся ароматические углеводороды с короткой разветвленной боковой цепью, например, кумол 
. Другая добавка — так называемый алкилат (алкилбензин), смесь насыщенных углеводородов изостроения, получаемая алкилированием изобутана непредельными углеводородами — алкенами, в основном бутиленами. В результате образуется смесь изооктанов [1, с. 114]:
(2,2,3-триметилпентан); 
(2,2,4-триметилпентан). Алкилат имеет октановое число не менее 90–91,5.
Одним из наиболее широко используемых средств для увеличения уровня октанового числа считается метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) 
, представляющий собой бесцветную легковоспламеняющуюся жидкость со свойственным ей запахом. МТБЭ характеризуется высоким октановым числом и нетоксичностью. При добавлении 10–15 % МТБЭ в состав бензина, рост октанового числа составляет порядка 6–12 единиц. Большинство высокооктановых бензинов производится с применением этой или других аналогичных добавок эфирного класса. К недостатка МТБЭ можно отнести его высокую летучесть и возможность испарения из бензина в жаркую погоду.Чтобы повысить октановое число бензина, широко используют антидетонаторы. Самым первым из них был сравнительно недорогой тетраэтилсвинец. Тетраэтилсвинец (ТЭС) признан одним из самых эффективных антидетонаторов. Он представляет собой маслянистую бесцветную жидкость, с температурой кипения около 200°С. В чистом виде тетраэтилсвинец не добавляется, так как при сгорании образовывается оксид свинца, который осаждается на клапанах, поршнях и т. д. в виде нагара. Для удаления из камеры сгорания оксидов свинца начали применять специальные «вещества — выносители» (бромистый этил, дибромэтан, дибромпропан), который при сгорании образовывали со свинцом летучие соединения, легко удаляемые из камеры сгорания. Смесь тетраэтилсвинца с «веществом — выносителем» и специальным красителем имела название этиловая жидкость, а бензин с данными компонентами — этилированным. Сегодня, производство этилированного бензина запрещено ввиду его высокой токсичности. Свинец способен накапливаться в организме, является ядом и вызывает рассеянный склероз. ТЭС очень ядовит и является канцерогенным веществом. Он может проникать в кровь человека через поры кожи и постепенно накапливаться в ней. Также возможно попадание в организм через дыхательные пути, что может вызвать тяжелые заболевания [3, с. 41].
При высокой температуре в молекулах этого соединения легко рвутся связи Pb–C, с образованием этильных радикалов: 
. Атомы свинца легко окисляются кислородом до оксидов свинца, а диоксид эффективно разрушает гидропероксиды с образованием малоактивных соединений — альдегидов и спиртов, например: 
Чтобы образовавшиеся при сгорании тетраэтилсвинца оксиды свинца не отлагались на внутренних деталях двигателя, в бензин одновременно вводят специальный «выноситель» свинца (0,3–0,4 %), обычно это этилбромид 
и дибромпропан 
. Тогда свинец выносится вместе с выхлопными газами в виде бромида 
. Этиловая жидкость очень эффективна в повышении антидетонационных свойств топлив. Добавка долей процента этиловой жидкости в бензин позволяет увеличить его октановое число на 5–10 пунктов. Самая эффективная концентрация ТЭС составляет 0,5–0,8 г на 1 кг бензина. Более высокие концентрации ведут к повышению токсичности топлива, тогда как детонационная стойкость возрастает незначительно. Были разработаны и другие, менее токсичные антидетонаторы, например: трикарбонил (2,3,2-циклопентадиенил)марганец 
, анилин 
, ферроцен 
, димер карбонил(2,3,2-циклопентадиенил)никеля
. Эти антидетонаторы слишком дороги, а кроме того образуют твердый нагар на стенках цилиндров в значительно бóльших количествах, чем тетраэтилсвинец [2, с. 187].
Как самому улучшить плохой бензин в баке автомобиля
Даже на бензоколонках, работающих по франшизе крупных топливных брендов (особенно вдали от «очагов цивилизации»), можно обнаружить топливо сомнительного происхождения. Основное нарекание к подобным жидкостям: недостаточно высокое для моторов современных машин октановое число. В подобной ситуации огромной удачей будет, если вам под видом Аи−95 продали Аи−92. Хуже, когда в баке по факту плещется литров 50 чего-то вроде Аи−80, а мотор вашего авто рассчитан на Аи−95. Как, например, семейство двигателей SkyActiv у Mazda или TFSI у Volkswagen.
Срочно слить неподходящий бензин и заменить его на нормальный в полевых условиях, как правило, нет никакой возможности. Эвакуатор до ближайшего автосервиса тоже явно не через пять минут примчится по вашему вызову. Выходом может стать экстренный подъем октанового числа топлива своими силами. Это позволит добраться без посторонней помощи до «цивилизации» и не угробить при этом капризный современный двигатель. Но чтобы иметь такую возможность, стоит запастись (на всякий случай!) в дорогу одним из химикатов, о которых речь пойдет ниже.
Увеличить октановое число бензина можно, например, с помощью чистого спирта — этилового или метанола. Его добавление в бензин поднимает октановое число топлива. Чтобы оно выросло на 3 пункта, долю спирта в бензине надо довести до 10%. Сделать из 50 литров Аи−92 топливо класса Аи−95 можно, залив в бак 5 л спирта. Многовато!
Есть вариант применить вещество «из бабушкиного шкафа» — нафталин. Такая примесь в топливе тоже повышает октановое число. Для его увеличения на 3—5 пунктов следует растворить около килограмма нафталина в 40 литрах топлива. Использовать его можно исключительно в виде «пожарной» меры и кратковременно, когда нет иных альтернатив. Поскольку нафталин способствует образованию нагара в моторе и засоряет топливопроводы.
Однако лучшим из доступных автомобилисту «препаратов» для повышения октанового числа горючего стоит считать обычный ацетон. Его, в отличии от спирта и нафталина, можно свободно купить в любом хозяйственном или придорожном строительном магазине. Добавление двух литров ацетона в 40 литров бензина гарантирует увеличение его октанового числа на пять пунктов. При этом расход, конечно, немного увеличится, но зато машина будет двигаться своим ходом и не «ругаться» горящим «чеком» на приборной доске.
В то же время, у всех перечисленных выше способов борьбы с некачественным горючим есть один большой недостаток, а именно отсутствие информации о побочных действиях. А таковые вполне могут иметь место, например, в виде выпадания мутного осадка в баке или появления коррозии в форсунках.
Поэтому тот или иной лайфхак следует рассматривать исключительно как аварийный случай, когда в пути нет других способов исправить ситуацию. К тому же, сегодня в продаже можно без труда найти эффективные средства автохимии, специально подготовленные для нейтрализации вредного действия некондиционного топлива.
В качестве примера можно привести популярную присадку «Бензин Доктор» отечественного бренда Ruseff. Как отмечают эксперты, подобного рода препараты всегда желательно брать с собой в дальнюю дорогу, поскольку они обладают комплексным и, самое главное, положительным действием на все узлы топливной системы.
Как видно из названия, присадка «Бензин Доктор» ориентирована на бензиновые моторы. При ее добавлении в горючее сомнительного качества у последнего на несколько пунктов повышается октановое число. В состав препарата входят особые компоненты, которые препятствует образованию отложений на форсунках и впускных клапанах. Попутно данная присадка надежно предохраняет их от коррозии.
Все способы повышения октанового числа
Одна из любимых тем для обсуждения среди автовладельцев – это качество бензина и размер его октанового числа. На что же на практике влияет октановое число бензина?
Что такое октановое число
Бензин, поступая в камеру сгорания, сжимается до такого предела, чтобы начался процесс управляемого самовоспламенения. Октановым числом в то же время измеряется способность бензина сопротивляться нежелательной детонации, что важно для безопасности работы двигателя. Поскольку любое самопроизвольное воспламенение будет причиной оплавления и разрушения узлов двигателя.
Что дает нам октановое число? Если не вдаваться в подробности и пропорции изооктана и гептана, то чем выше цифра в октановом числе, тем меньше нужно опасаться за взрывоопасность такого горючего в камере сгорания.
Для чего нужно повышать октановое число?
Высокая степень сжатия топлива – это большее давление в камере сгорания. Чем выше давление, тем больше потребность в высокооктановом топливе.
Нефть после первичной обработки деления на фракции, уже считается бензином, но использовать его для техники нельзя, так как октановое число составляет около 35 и этих параметров недостаточно для того, чтобы двигатель заводился и работал исправно. Поэтому до показателей, которые мы видим на заправках (80,92,95,98), доводят уже дальше не производстве. Производители автомобилей также указывают бензин какого качества рассчитан на работу конкретного двигателя.
Способы повышения октанового числа
Все способы можно разделить на 2 категории: увеличение октанового числа на производстве и самостоятельно.
И на производстве, как мы уже говорили, октановое число повышают до привычных нам показателей бензина посредством крекинга и риформинга. Также в бензин производители могут добавлять специальные присадки, которые также меняют качество бензина. Такие составы, в основном, имеют дополнительные названия (Drive, Plus и т.п.).
Самостоятельно повысить октановое число можно с помощью Октан корректора, который заливается в бак и может увеличить до 5-6 единиц.
Зачем это нужно? Если вы не уверены в качестве топлива и чувствуете это за рулем автомобиля. Поскольку надёжные, проверенные АЗС, где можно заправиться чистым, качественным бензином, найти не всегда удается.
Применение присадки Октан корректор устраняет риски для двигателя и топливной системы при заправке некачественным бензином: средство предотвращает детонацию и улучшает процесс сгорания смеси, устраняет повышенный расход топлива, дымность и перебои в работе мотора.
А вам случалось заправляться некачественным бензином? Как вы это поняли и были последствия такой заправки?
Тесты продукции
Октановое число — один из главных эксплуатационных показателей бензина. Оно характеризует его детонационную стойкость, иначе говоря, способность противостоять самовоспламенению при сжатии в камере сгорания. Чем больше данный параметр, тем выше его «антидетонационные» свойства. Именно поэтому в современных двигателях, рассчитанных на бензин с октановым числом 95, не рекомендуется, а иногда просто запрещается, использовать бензин с меньшим октановым числом. Последнее в значительной мере касается отечественного топлива, качество которого, особенно в регионах, часто оставляет желать лучшего.
Нужны присадки
Для случаев, когда в силу обстоятельств приходится покупать бензин на незнакомой АЗС и есть сомнения в его качестве, специалисты рекомендуют держать в багажнике пару-тройку флакончиков со специальными присадками, так называемыми октанкорректорами. Они позволяют на несколько единиц повысить октановое число заливаемого в бак топлива. Указанные свойства присадок — способность повышать октановое число бензина — мы и решили проверить во время теста, для которого закупили три образца октанкорректоров. Это немецкий Liqui Moly Octane Plus, а также два российских — «Astrohim Октан Плюс» и Lavr Next Octane Plus. В описаниях продуктов указывалось, что прирост октанового числа с их помощью может варьировать от двух до шести единиц.
Выбор метода
Оценка октанкорригирующих присадок, приобретенных для теста, проводилась совместно с порталом www.autoparad.ru в одной из испытательных лабораторий Российского государственного университета нефти и газа имени И. М. Губкина. Ее сотрудники пояснили, что согласно действующим ГОСТам оценка октанового числа может производиться одним из двух методов: исследовательским или моторным. Поскольку каждый имитирует вполне определенные условия работы двигателя, октановое число одного и того же бензина, фиксируемое по упомянутым выше методам, будет иметь разные значения (в частности, при исследовательском процентов на десять выше, чем при моторном). В связи с этим для каждой марки бензина ГОСТ устанавливает два значения октанового числа: одно — для моторного метода, второе — для исследовательского. Мы остановились на последнем, так как он, по мнению специалистов, дает более наглядную картину прироста октанового числа при добавлении соответствующих присадок.
 |
 |
| Индикаторный прибор «ОКТИС-2» российского производства | |
Перед началом испытаний тем же самым исследовательским методом было измерено октановое число исходного топлива — бензина прямого перегона (прямогонной бензиновой фракции), получаемого путем дистилляции нефти. Октановое число «прямогонки», по результатам измерений, составило 64,8.
Выбор именно такого горючего был сделан ради чистоты эксперимента, поскольку в прямогонном бензине нет присадок и компонентов, которые применяют при производстве обычного бензина, реализуемого на АЗС. Таким образом мы полностью исключили их возможное влияние на рабочие свойства октанповышающих препаратов.
Тест показал.
На основе прямогонного бензина лаборанты приготовили три образца топлива, в каждый из которых был добавлен определенный октанкорректор в пропорции, рекомендованной производителем.
Результаты испытаний порадовали — октановое число всех образцов (см. таблицу) топлива, «замешанных» на исходном прямогонном бензине, после добавления проверяемых октанкорректоров увеличилось более чем на две единицы. Это означает: если бы мы при эксперименте использовали не прямогонный, а стандартный бензин с октановым числом 92, то, по мнению экспертов, прирост данного показателя вполне мог составить три единицы и более. Иначе говоря, присадки Liqui Moly Octane Plus, «Astrohim Октан Плюс» и Lavr Next Octane Plus соответствуют заявленным показателям. Все перечисленные октанкорректоры могут с успехом применяться для улучшения эксплуатационных параметров бензина, качество которого вызывает сомнения.
Наименование октан-корригирующих присадок и их характеристики