Октановое число. Определение. Значения эталонных веществ, применяющихся при оценке октановых чисел бензинов. Что значит: «Октановое Число равно 92 пункта?».
Под октановым числом понимается процентное число изооктана в смеси с нормальным гептаном при условии что данная эталонная смесь по своей детонационной стойкости эквивалента испытуемому бензину, при этом изооктан по своей детонационная стойкости принимается за сто пунктов, как наиболее детонационно стойкий компонент эталонной смеси, а нормальный гептан за ноль, как наименее стойкий компонент.
Так например если октановое число ровняется 95 пунктам, это значит что данный товарный бензин по своей детонационной стойкости эквивалентен или соответствует детонационной стойкости эталоной смеси, состоящей из 95% изооктана и 5% нормального гептана.
Принципиальная схема работы цилиндропоршневой группы карбюраторного бензинового двигателя
Рассмотрим принципиальную схему цилиндро-поршневой группы бензинового двигателя и принцип его работы.
Рисунок.
1 – цилиндр,
2 – поршень, перемещающийся внутри цилиндра от(ВМТ) до (НМТ) и обратно от НМТ к ВМТ
3 - Выпускной клапан, через который
сбрасываются отработанные газы, после сгорания топлива.
4 – головка цилиндра
5 – свеча зажигания
6 – впускной клапан, через который поступает топливная смесь,
смесь бензина с воздуха в цилиндр двигателя.
7 – кривотшитно-шатунный механизм, связывающий собой поршень 2 с коленчатым валом 8.
В процессе работы четырехтактного поршневого бензинового двигателя осуществляется за один цикл 4 такта.
1 такт – впуск, выпускной клапан закрыт, поршень движется от ВМТ к НМТ, заполняется цилиндр топливной смесью.
2 такт – сжатие, оба клапана закрыты, поршень движется от НМТ к ВМТ, сжимая топливную смесь, в результате сжатия повышается температура, которая способствует лучшему испарению бензина, находящегося в топливной смеси. К концу топлива все должно быть в парообразном состоянии.
Примерно за 3-4 градуса поворота коленчатого вала не доходя до ВМТ на электро свечу поступает напряжение, так называемый угол опережения зажигания. При достижении поршнем ВМТ и началом горения топлива, в камере сгорания, которая ограничена крышкой цилиндра и уровнем ВМТ, повышается давление, которое оказывает действие на поршень и он начинает движение от верхней мертвой точки к НМТ. Совершается
3 такт – расширение (также носит название - рабочий ход), т к только в результате этого фактора, в результате расширения передается усилие на коленчатый вал. Все остальные такты – вспомогательные, нерабочие такты.
4 такт – Выпуск. Поршень движется от НМТ к ВМТ, выпускной клапан открыт, впускной закрыт. Через выпускной клапан, через выхлопную систему, включающий каталитическую систему дожига выхлопных газов, они выводятся в атмосферу.
В процессе третьего такта при определенной температуре и давления поршень движется вниз, и его движет так называемая волна топлива, которая сгорает. Фронт пламени при нормальном сгорании топлива , скорость фронта лежит в пределах 50 – 60 метров в сек. Бензиновые в таком режиме работают в нормальном бездетонационном режиме.
В случае каких либо возмущений, в частности недостаточного октанового числа топлива, особенно из за неблагоприятного его химического состава, например высокий процент алканов в топливе. В процессе догорания его, в результате сгорания алканов, образуется перекисное соединение, обладающие высокой энергией взрыва. И может наступить такая пороговая концентрация перекиси, что в топливе и продуктах сгорания произойдет взрыв, детонация, которая приведет к резкому повышению скорости распространения фронта пламени. Взрывной характер.
В результате здесь возникнет ударная волна, которая многократно отражаться о стенки цилиндра, в двигателе возникнет характерный металлический стук, он перегреется и возможен его преждевременный выход из строя. Такой режим – детонационный режим, который считается ненормальным.
Основные бензиновые фракции, получающиеся на нефтеперерабатывающих заводах и их октановые характеристики.
Бензиновые фракции получают на установках прямой перегонки нефти. Установки АТ (атмосферная трубчатка), АВТ (атмосферно вакуумная трубчатка), АВТМ (атмосферно вакуумная трубчатка топливный вариант), АВТМ (вакуусная трубчатка масляный вариант).
На всех указанных установках из нефти обязательно выделяется бензиновая фракция, которая носит название прямогонная бензиновая фракция или бензин первичной перегонки нефти, это самые низкооктановые бензиновые фракции.
Автомобильные бензины получают в процессах термического крекинга, к которым относятся термический крекинг дистилятного сырья, легкий термический крекинг или висбрекинг, термический крекинг под низким давлением (процесс замедленного коксования нефтяных остатков), эти бензиновые фракции имеют более высокие октаноые числа по сравнению с прямогонными бензиновыми фракциями, т к в их составе содержится более высокий процент ароматических и непредельных углеводородов (последние не очень хорошо).
Бензиновые фракции получают в термокаталитических процессах, к которым относятся каталитический крекинг, гидрокрекинг, а также каталитический реформинг, в каталитическом реформинге получается наиболее высоко октановые бензины, в каталитическом крекинге современных моделей получают бензины с октановым числом выше 90 пунктов, а в каталитическом гидрокрекинге получают относительно низкооктановые бензины на уровне 70 пунктов. Однако он имеет свои достоинства, а именно отсутствие непредельных углеводородов и низкое содержание серы.