Определение октанового числа бензина

Детонационная стойкость автомобильных бензинов оценивают по октановому числу. Склонность исследуемого топлива к детонации определяется сравнением его с заранее приготовленными топливами, детонационная стойкость которых известна. Для составления таких топлив, называемых эталонными, применяется два чистых углеводорода: изооктан (углеводород парафинового ряда изомерного строения), детонирующий при высокой степени сжатия, и нормальный гептан (углеводород парафинового ряда, нормального цепочного строения), обладающий плохими детонационными свойствами. Он детонирует уже при низких степенях сжатия, и его октановое число принято за 0.

Октановое число – это условный показатель детонационной стойкости бензина, численно равный процентному содержанию изооктана в смеси его с нормальным гептаном, которая эквивалентна по детонационной стойкости испытуемому бензину.

Октановое число автомобильных бензинов определяют двумя методами – моторным по ГОСТ 511-82 (на установке ИТ9-2М) и исследовательским по ГОСТ 8226-82 (на установке ИТ9-6 и УИТ-65). Установка УИТ-65 (рис. 1.9) позволяет определять октановые числа по обоим методам. Октановое число автомобильного бензина указывается во всех его марках.

 

Рис. 1.9. Универсальная установка УИТ-65 для определения ОЧ по моторному и  исследовательскому методам: 1 – электронный детонометр ДП-60; 2 – указатель детонации УД-50;   3 – нагреватель воздуха на впуске; 4– карбюратор; 5– конденсатор термосифонно-испарительной системы охлаждения; 6 – валик привода механизма для изменения степени сжатия (рукоятка снята); 7 – картер двигателя

 

Разница в октановых числах автомобильного бензина, определенных по исследовательскому «И» и моторному «М» методам, составляет 7-10 единиц (при исследовательском методе величина октанового числа выше).

Октановое число (ОЧ), приближенно соответствующее октановому числу по исследовательскому методу, может быть определено по формуле:

,

где t _ср  - средняя температура разгонки топлива (t_ср=(t_нр+t_кр)/2);

  t_нр – температура начала разгонки топлива, ⁰С;

  t_кр – температура конца разгонки топлива, ⁰С;

      - плотность топлива при температуре +20 ⁰С.

Полученное значение октанового числа сравнивают с нормами ГОСТ на бензины и дают заключение, соответствует ли данный бензин по октановому числу, определенному конкретным методом испытаний, нормам ГОСТ на данную марку автомобильного бензина.

Октановые числа других углеводородов приведены в таблице.

 

Углеводороды	Компоненты	Октановое число (ММ)
1	2	3
Парафиновые	Метан	110
	Этан	104
	Пропан	100
	Н-Бутан	91-92
	Нормальный гептан	0
	Н-Октан	-20

 

1	2	3
Нафтеновые	Циклопентан	87
	Циклогексан	77
Ароматические	Бензол	106-108
	Толуол	101
	Этилбензол	97-98
Олефиновые	Циклогексен	73
	2-октен	55
	2-пентен	80

 

В топлива, антидетонационные свойства которых не соответствуют эксплуатационным требованиям, добавляют высокооктановые компоненты (бензол, этиловый спирт) или антидетонаторы (ТЭС, МТБЭ, МЦТМ на основе марганца, ферроцены на основе железа, этанол, метанол и др.).

Таблица 1.8

Соответствие основных показателей проверяемого образца бензина

требованиям ГОСТа

 

Показатели	Значение показателей		Отклонение показателей от ГОСТа
	Для испытуемого         образца бензина	По ГОСТу
			Фактические	Допустимые
Октановое число
Фракционный состав, 0С: -   -   -   -   -				-1 -5 +3 +3 +5
Остаток в колбе, %
Остаток в колбе + потери, %
Кислотность, мг КОН/100 см3, не более
Содержание фактических смол, мг/100 см3, не более
Индукционный период, мин, не менее
Цвет
Плотность при 20 0С, кг/м3, не более
Индекс испаряемости, не более

 

 

Для нестандартных бензинов необходимо сопоставить фактические отклонения показателей от ГОСТа с допустимыми. Если фактические отклонения показателей не выходят за пределы допустимых, бензин применяют по прямому назначению. Допустимые отклонения от норм выбраны таким образом, чтобы не наблюдалось заметного снижения показателей надежности работы автомобиля. Бензины, не отвечающие техническим требованиям, могут быть использованы по прямому назначению после доведения их показателей до норм ГОСТа (например, смешением нестандартного бензина с другим бензином, имеющим запас качества по соответствующим показателям).

Решение о применении всех бензинов (как стандартных, так и нестандартных) принимают после обязательной эксплуатационной оценки их фракционного состава с помощью номограммы (рис. 1.6).

 

Рис. 1.6. Номограмма для эксплуатационной оценки бензинов

по данным их перегонки:

 1 – область возможного образования паровых пробок; 2 – область легкого пуска двигателя; 3 – область затрудненного пуска двигателя; 4 – область практически невозможного пуска холодного двигателя; 5 – область быстрого прогрева и хорошей приемистости двигателя; 6– область медленного прогрева и плохой приемистости двигателя; 7 – область незначительного разжижения масла в картере; 8 – область заметного разжижения масла в картере; 9 – область интенсивного разжижения масла в картере

 

Легкость пуска карбюраторного двигателя непосредственно связана с наличием в бензине легких фракций. Очевидно, что чем больше в бензине низкокипящих углеводородов, тем лучше его пусковые свойства. Поэтому возможность легкого или затрудненного пуска двигателя связывают с испарением при перегонке первых 10 % бензина или с температурой перегонки 10 % бензина ().

Для оценки пусковых свойств бензинов необходимо найти по номограмме два значения температуры наружного воздуха, являющиеся нижними границами легкого и затрудненного пуска двигателя. Практически этот вопрос решают следующим образом: на оси абсцисс отмечают точку, соответствующую  испытуемого бензина (для иллюстрации на номограмме  взята равной 70 ⁰С); из нее восстанавливают перпендикуляр (вертикальная пунктирная прямая); из точки его пересечения с наклонными сплошными линиями (нижними границами областей, представленных на номограмме) проводят горизонтальную линию до пересечения с осью ординат и на ней читают ответ. В рассматриваемом примере легкий пуск холодного двигателя возможен при минимальной температуре наружного воздуха -5 ⁰С, а затрудненный пуск – при -15 ⁰С.

 

После этого с помощью номограммы необходимо оценить испытуемый бензин по остальным показателям и записать самую низкую температуру наружного воздуха в ⁰С, при которой возможно:

Образование паровых пробок …………………………………… _______

Обеспечение легкого пуска двигателя.......... ………………...    _______

Обеспечение затрудненного пуска двигателя ………………...    _______

Обеспечение быстрого прогрева и хорошей приемистости…… _______

Незначительное разжижение масла в картере……………..…   _______    

Заметное разжижение масла в картере…………………………   _______

Заключение по лабораторной работе № 1:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2