Самая лёгкая из жидких фракций нефти (смесь лёгких углеводородов). Используется как топливо в карбюраторных и инжекторных двигателях современных автомобилей, мотоциклов и иной техники.
В соответствии с ГОСТ 54283-2010 в России существует единая маркировка для всех бензинов. Например, АИ-80. Расшифровывается она так. А — бензин автомобильный, И – октановое число определено исследовательским методом. 80 – само октановое число. Также, в конце, к названию может быть добавлена ещё одна цифра – экологический класс топлива, от 2 до 5, (например, АИ-92/4). Если буквы И в маркировке бензина нет, то его октановое число определено моторным методом (А-92).
Требования к качеству выпускаемых в настоящее время бензинов определяются Техническим регламентом, принятым в 2011 году. Полное название «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и топочному мазуту».
Исследовательский и моторный метод определения октанового числа
Исследование детонационной стойкости бензина проводят на одноцилиндровом двухтактном двигателе. При оборотах коленчатого вала 600 об/мин – исследовательский метод, при 900 об/мин – моторный. Моторный — более «жесткий» и имитирует возникновение детонации при движения на автомобиле за городом при больших нагрузках, исследовательский более «мягкий» – имитирует движение в городе на режиме малых и средних нагрузок. За основу принято полагать исследовательский метод (ГОСТ 8226).
Октановое число
Способность топлива противостоять детонации называется октановым числом. Чем оно выше, тем выше эта самая стойкость. Поэтому бензины с низким числом применяются в двигателях с низкой степенью сжатия, а с высоким октановым числом в двигателях с высокой степенью сжатия.
Самовоспламенение топлива, до момента появления искры между электродами свечи, в условиях высокого давления (такт сжатия). Появляется при использовании бензина с несоответствующим октановым числом, неверно установленным моментом зажигания, сбитых фазах газораспределения, нагаре в камерах сгорания и на поршнях. Определяется по характерному звону в двигателе при нажатии на педаль «газа» («пальцы стучат» — говорят автомеханики). В результате прогорают клапана, перемычки на поршнях, теряется мощность и приёмистость двигателя, повышается расход топлива и т. д.
Для повышения октанового числа, в качестве присадки в бензин, до недавнего времени добавляли тетраэтилсвинец Pb(CH3CH2)4. Данная присадка делала топливо ядовитым, но детонационная стойкость его повышалась до нужного уровня. Этилированный бензин может иметь красноватый, желтоватый или синеватый оттенок, отличающий его от не этилированного. Не рекомендуется для использования в инжекторных двигателях. В настоящее время в соответствии с Техрегламентом его производство запрещено.
Неэтилированный бензин
Бензин не имеющий присадок содержащих свинец. Весь бензин выпускающийся в настоящее время согласно Техническому регламенту.
Полное название «Бензин АИ-80, Нормаль». Октановое число 80, получено исследовательским методом. Согласно моторного метода, оно равно 76. Качество соответствует ГОСТ 51105-97. Класс топлива – второй. Не этилированный.
Полное название «Бензин АИ-92/4, Регуляр». Октановое число 92, по исследовательскому методу, 83 – по моторному методу. ГОСТ 51105-97. Не этилированный.
Полное название «Бензин АИ-95/4, Премиум-евро». Октановое число – 95 по исследовательскому методу, 85 – по моторному. ГОСТ 51105-97. Не этилированный.
Полное название «Бензин АИ-98/4, супер-евро. Октановое число 98 по исследовательскому методу, 88 – по моторному. Производится по ТУ-38.401-58-122-95, ТУ-38.401-58-127-95, ТУ-38.401-58-350-2005. Не этилированный.
Октановое число определено по моторному методу = 72. Соответствует ГОСТ 2084-77. В настоящее время не выпускается. Не этилированный.
Соответствует АИ-80. Октановое число по моторному методу = 76. Выпускался по ГОСТ 2084-77. Мог быть как этилированный так и не этилированный.
Соответствует АИ-92. Октановое число 82,5 по исследовательскому методу. Вырабатывался по ГОСТ 51105-97. Не этилированный.
Выпускается по ТУ 38.001165-97. Согласно ТУ 38.001165-87 в советское время шел на экспорт. Аналог АИ-92. Не этилированный.
Соответствует АИ-95. Октановое число по моторному методу 82,5. По исследовательскому 93. Во времена СССР, бензин с маркировкой А-93 шел на экспорт, а для внутреннего рынка он назывался АИ-93. Мог быть этилированным и не этилированным.
Требования предъявляемые к бензинам
Автомобильные бензины, являющиеся топливом для бензиновых двигателей, должны удовлетворять определенным требованиям, основными из которых являются:
- быстрое образование топливно-воздушной (горючей) смеси необходимого состава
- сгорание рабочей смеси с нормальной скоростью (без детонации)
- минимальное коррозирующее воздействие на детали системы питания двигателя
- небольшие отложения смолистых веществ в системе питания двигателя
- минимальное отравляющее воздействие на организм человека и окружающую среду
- сохранность первоначальных свойств в течение длительного времени
Детонационная стойкость. Октановое число и методы его определения
Основным свойством бензина является детонационная стойкость, характеризующая его способность сгорать в цилиндрах двигателя без детонации.
Детонация — это сгорание рабочей смеси в цилиндрах двигателя со скоростью, превышающей скорость звука. В рабочей смеси образуются углеводородные перекиси, которые самовоспламеняются и сгорают со сверхзвуковой скоростью 1500…2500 м/с (при нормальном сгорании – 10…35 м/с). Это явление сопровождается резкими металлическими стуками, перегревом и падением мощности двигателя. При детонации в двигателе возникают ударные нагрузки, которые могут стать причиной его разрушения. Показателем, определяющим детонационную стойкость бензина, является октановое число; чем оно выше, тем меньше возможность появления детонации.
Кроме октанового числа на возникновение детонации при работе двигателя влияют эксплуатационные факторы:
- перегрев двигателя
- большая нагрузка при малой частоте вращения коленчатого вала
- ранняя установка зажигания
Из конструктивных факторов, влияющих на возникновение детонации, следует отметить такие, как форма камеры сгорания, расположение свечи зажигания, диаметр цилиндра, а также важнейший конструктивный параметр двигателя – степень сжатия.
Для каждого типа бензинового двигателя допускается применение бензина со строго определенным октановым числом, которое обусловливается степенью сжатия двигателя: чем выше степень сжатия, тем большее октановое число должен иметь бензин. Октановое число определяют моторным и исследовательским методами, суть которых заключается в сравнении работы одноцилиндрового двигателя на испытуемом бензине и эталонном топливе. В качестве эталонного топлива используют смесь двух углеводородов – изооктана и нормального гептана. Октановое число первого принимают равным 100 единицам, второго – нулю. Если составлять смесь из этих углеводородов в определенном процентном соотношении, то оно и будет характеризовать октановое число. Так, смесь из 76 % изооктана и 24 % гептана будет равноценна бензину с октановым числом 76.
Испытание бензина моторным методом проводят следующим образом: вначале запускают двигатель на испытуемом бензине и доводят его при повышении нагрузки до возникновения детонации, которая фиксируется по шкале указателя детонации; затем переводят питание двигателя на эталонную смесь, имеющую октановое число, примерно на две единицы большее, чем у бензина. Если в фиксированном режиме нагрузки детонация не появится, двигатель переводят на другую смесь (с октановым числом, меньшим на две единицы) и вновь наблюдают за возникновением детонации. При ее появлении подсчитывают октановое число как среднее арифметическое октановых чисел двух взятых эталонных смесей. С целью большей достоверности указанное испытание проводят три раза.
Исследовательский метод испытания бензина по схеме проведения не отличается от моторного, различие заключается лишь в режиме нагрузки на двигатель в момент испытания: нагрузка устанавливается несколько меньшая, чем при моторном методе. В результате детонация возникает при использовании эталонных смесей с большим содержанием изооктана, поэтому октановое число, получаемое исследовательским методом, будет на несколько единиц выше. Например, октановое число бензина А-76, определенное по моторному методу, соответствует бензину АИ-80.
Если испытание проводят исследовательским методом, то при маркировке бензина А после буквы А; означающей, что бензин является автомобильным, следует буква И (отсутствие этой буквы указывает на моторный метод проведения испытания).
Для повышения октанового числа в некоторые бензины добавляют специальные присадки. Чаще всего это этиловая жидкость с антидетонатором ТЭС (тетраэтилсвинец). Бензин с антидетонационной присадкой называется этилированным и в отличие от обычных бензинов окрашивается.
Вследствие повышенной токсичности этилированных бензинов, проявляющей в накоплении тетраэтилсвинца в живых организмах и растительности, применение их в абсолютном большинстве стран мира запрещено.
Марки бензинов
В настоящее время в соответствии с ТУ 38.001165-2003 «Бензины автомобильные. Технические условия» выпускаются бензины следующих марок:
В зависимости от испаряемости бензины могут быть летними, зимними или всесезонными. В обозначении бензинов с улучшенными экологическими свойствами и присадками содержится аббревиатура Экп (например, АИ-95 Экп).
Маркировка бензина состоит из буквы «А» и цифры, соответствующей минимальному значению октанового числа по исследовательскому методу для экспортных бензинов. Буквы «АИ» и цифры указывают, что бензин автомобильный с минимальным октановым числом, определенным исследовательским методом, поставляемых на внутренний рынок.
Летние бензины рекомендуются к эксплуатации в период с 1 апреля по 1 октября. Зимние бензины — с 1 октября по 1 апреля. Бензины А-80, А-92 и А-96 различаются только следующими свойствами: плотность их при 15 °С соответственно равна 759, 774 и 780 кг/м3; детонационная стойкость по моторному методу не менее 76,0, 83,0 и 85,0.
В целях повышения конкурентоспособности бензинов и доведения их качества до европейских стандартов введен ГОСТ 31077-2002 «Топлива для двигателей внутреннего сгорания. Неэтилированный бензин», который предусматривает выпуск бензинов Нормаль-80, Регуляр-91, Регуляр-92, Премиум-95 и Супер-98. Данный стандарт подготовлен на основе ГОСТ Р51105-97 Российской Федерации и является межгосударственным стандартом для Содружества Независимых Государств.
Бензин «Нормаль-80» предназначен для использования наряду с бензином А-76. Неэтилированный бензин «Регулятор-91» можно применять вместо этилированного бензина А-93. Бензины «Премиум-95» и «Супер-98» отвечают европейским стандартам и предназначены для современных импортных автомобилей.
В маркировке число указывает детонационную стойкость по исследовательскому методу.
В Западной Европе широко применяются бензины Benzin bleifrei, Super bleifrei и Super Plus с о.ч. соответственно 91, 95 и 98 единиц по исследовательскому методу.
Говорят, что на одной заправке 95-м бензином можно проехать больше, чем на 92-м. Пытаемся разобраться
Говорят, что на одной заправке 95-м бензином можно проехать больше, чем на 92-м. Пытаемся разобраться
Начнем с азов
Октановое число — важный показатель качества бензина, характеризующий его антидетонационную стойкость. Детонация — это самопроизвольное, не зависящее от искры на свече зажигания, воспламенение рабочей смеси в цилиндре под воздействием температуры и давления, сопровождающееся ненормально быстрым ее сгоранием. Незначительная и краткая по времени детонация, возникающая, как правило, при резком увеличении нагрузки, особой угрозы не представляет, хоть и проявляется неприятными для слуха стуками и характерным «цоканьем», которое автомобилисты со стажем называют «звоном пальцев».
Под большой нагрузкой детонация может быть сильнее и разрушительнее. Возникающие при этом стуки могут быть «замаскированы» общим шумом двигателя. Длительная детонация чрезвычайно опасна. Она способна в считанные часы (а то и минуты) разрушить двигатель.
В погоне за дополнительной мощностью моторостроители на протяжении всего прошлого века шли самым простым путем — повышали степень сжатия (т. е. соотношение объемов цилиндра при нахождении поршня в нижней и верхней мертвых точках). Более высокое давление сжатой рабочей смеси провоцировало детонацию. Требовался бензин с все большим октановым числом. Если в тридцатые годы прошлого века величайшим достижением считали бензин с октановым числом 76, то теперь не удивляет и 100.
Октановое число топлива определяется на специальном одноцилиндровом двигателе путем сравнения со смесью изооктана (изомера октана 2, 2, 4-триметилпептана) и η-гептана. Октановое число бензина, равное, например, 92, означает, что его детонационная стойкость соответствует стойкости смеси из 92 частей изооктана и 8 — η-гептана. Хотя оба вещества и входят обычно в состав бензина, октановое число не означает, что бензин состоит только из них. Это куда более сложный «коктейль», точный рецепт которого зачастую не знают даже сами его производители. Когда американец Рассел Маркер из корпорации Ethyl разрабатывал в 1926 году методику определения октанового числа, он выбрал η-гептан в качестве нулевого эталона только по одной причине: конкретный изомер углеводородного соединения высокой чистоты из нефти не получить, а η-гептан можно произвести из сосновой смолы.
Если с октановым числом в принципе все понятно, начнем все запутывать. Октановые числа (а их как минимум два) — не единственные единицы измерения антидетонационной стойкости. Даже на одном и том же моторном стенде с помощью двух разных методик определяются два показателя.
Исследовательский метод ASTM дает нам, соответственно, исследовательское октановое число или, правильнее, октановое число по исследовательскому методу (ИОЧ). Помните буковку «и» в маркировке наших старых бензинов?
В ходе испытания одноцилиндровый двигатель с принудительно изменяемой степенью сжатия работает в контролируемых условиях с минимальной нагрузкой.
Для определения октанового числа по моторному методу (МОЧ) подаваемая в тот же двигатель рабочая смесь предварительно подогревается, обороты коленвала увеличиваются, меняются регулировки момента опережения зажигания. Таким образом, бензин подвергается более жесткому и близкому к реальной эксплуатации испытанию. Обычно ИОЧ топлива на 8–10 единиц больше его МОЧ. Это соотношение стоит запомнить, оно может пригодиться для практических расчетов.
Общего, стандартного способа обозначения детонационной стойкости бензина в мире не существует. В Европе и Австралии используют исследовательский метод. У нас в стране до недавнего времени ходили оба, о чем свидетельствовала упомянутая буква «и» (или ее отсутствие —
свидетельство использования моторного метода). В Новой Зеландии, соседке Австралии, больше оперируют МОЧ. Даже исследование проводили о снижении его минимума с 82 до 81 единицы. А вот Северная Америка идет своим путем. Там используют совсем другие названия, к счастью, обозначающие один и тот же параметр. В ходу здесь антидетонационный коэффициент AKI — Anti-Knock Index, дорожное октановое число RdON — Road Octane Number (не путать с RON — Research ON — 0Ч по исследовательскому методу), насосное октановое число PON — Pump Octane Number или просто (R+M)/2. Последнее обозначение объясняет суть всех предыдущих. В США и Канаде указывается среднее арифметическое окатновых чисел, полученных по двум разным методикам, то есть
AKI=ИОЧ+МОЧ/2. AKI на 4–5 единиц меньше, чем ИОЧ
(RON). Эти цифры тоже могут пригодиться.
Маленькая экскурсия
Если все вышеупомянутое вам понятно, придется усложнить ситуацию. Очень часто продавцы топлива вместо октанового числа указывают сорт бензина. При этом в разных странах за одними и теми же словами скрываются разные цифры. Более того, единообразия нет даже в отдельных штатах, образующих США.
Начнем от родной печки. У нас бензин А-92 уже подается как Regular, А-95 как Premium и А-98 — как Super. Еще не исчез А-76, замаскированный под А-80, но скорый запрет оставил «старичка» без названия.Данные по некоторым другим странам приведены в сводной таблице. Сразу ее прокомментируем.
Горные штаты США ничем не отличаются от других горных районов мира. Высота над уровнем моря здесь больше, воздух разреженнее. Как ни старайся, без наддува давление в цилиндре как в начале такта сжатия, так и в его конце будет ниже, чем на равнине. Следовательно, и бензин здесь может обладать пониженной стойкостью к детонации. Помните об этом, собираясь надолго спуститься с гор. Чуть пониженные требования к ОЧ в Калифорнии объясняются просто: надо подтолкнуть жителей самого богатого штата к покупке имеющегося в избытке «сотого». Ferrari и Porsche скажут «спасибо». И нефтетрейдеры тоже. В ряде стран Европы 95-й уже давно считается «стандартным» или «регулярным». Хуже не делают.
Зато в некоторых странах третьего мира с Regular и Standard возможны осложнения: они могут быть схожи с нашим А-76 (80). Приведенные здесь сведения помимо познавательного имеют и прикладное значение. Зная страну происхождения купленной иномарки, ее владелец сможет определить, каким бензином надо потчевать свою стальную лошадку. Ведь абсолютное большинство машин, кроме спортивных, представительских и тюнинговых, как правило, довольствуется сортом Regular/Standard без указания в мануале реального октанового числа. Полезны эти цифры и сервисменам, как помогающие определить, каким путем устранять, например, «тупость» машины. Просто перейти на бензин с большим О4 или менять дорогостоящий блок управления двигателем. К месту, специально для механиков, отметим, что сильной детонацией (и от сильной детонации) больше страдают карбюраторные двигатели. На впрысковых обычно имеется датчик детонации в виде миниатюрного пьезоэлектрического микрофона, по сигналу которого электронные мозги делают зажигание более поздним, снижая детонацию. Двигатель страдает меньше, больше страдает владелец машины. Из-за ухудшившейся динамики и роста расходов на топливо.
Вернемся к теме
Как вся эта путаница связана с машиной нашего коллеги? Его Mitsubishi прибыл к нам из Штатов. Обращаемся к таблице. И как «японка», и как «американка» машина должна радоваться нашему 92-му. И переход на 95-й ни динамики, ни экономичности ей не добавит.
Наиболее вероятно, что наш коллега неосознанно выдавал желаемое за действительное. Ему стоит установить бортовой компьютер или хотя бы позаправляться под пробку на одной и той же колонке недельку-другую, регулярно записывая данные расхода и пробега. Затем повторить замеры на другом сорте топлива. Правда, с учетом городских пробок результат все равно получится очень приблизительным.
Если экономия все-таки подтвердится, возможно несколько вариантов ее возникновения.
Первый и самый простой. Определенная часть машин в силу суммирования допусков и иных технологических причин имеет характеристики, отличающиеся от паспортных. И это надо принять как данность.
Второе, менее оптимистическое. За годы эксплуатации в камере сгорания скопился нагар и другие отложения, ее объем уменьшился, а степень сжатия, соответственно, возросла. Что и «приспособило» двигатель под бензин с более высоким октановым числом. Лечится регулярным добавлением противонагарных присадок в бензин плюс длительной ездой на высокой скорости. Альтернативой присадке могло бы стать использование «чистящего» бензина Shell V-Power, но за отсутствие лишних хлопот придется расплачиваться. Если «химия» не поможет, то остается «механика». Впрочем, без более веских причин двигатель лучше не разбирать. Если «химия» поможет, скорее всего, двигатель придется подрегулировать.
Третье, самое сложное. Глючит система управления двигателем, зажигание, система рециркуляции отработавших газов. Замена блока управления — дело несложное, но очень дорогое. Стоит проконсультироваться у хорошего диагноста, если такого удастся найти. Как и специалиста по каталитическим нейтрализаторам.
Еще чуть-чуть теории
Многочисленные исследования в разных странах мира подтверждают, что переход на бензин с более высоким октановым числом при постоянной степени сжатия не дает никаких преимуществ, а только повышает расходы на топливо. Теплотворная способность, а значит, и запасенная энергия у разных сортов топлива примерно одинакова. Высокооктановый бензин выделяет столько же энергии, как и стандартный, но горит медленнее. В результате не успевшее сгореть топливо может быть выброшено в глушитель (смерть катализатору) и далее в атмосферу (смерть живому).
Более того, как утверждает сайт Gas Bank USA, производители автомобилей (BMW, Porsche, Mercedes-Benz и др.), даже рекомендуя высокооктановый бензин, допускают применение стандартного без угрозы для двигателя, но с некоторым ухудшением параметров автомобиля.
О том, каково это ухудшение, можно судить по данным, опубликованным Hyundai Motor. На бензине Premium 4,6-литровый двигатель V8 седана Genesis выдает максимальную мощность 375 л. с., а на стандартном (AKI-87) — 386, т. е. менее чем на 2% меньше.
В американском руководстве по эксплуатации Smart Fortwo приведено то же предупреждение, что и для автомобилей Mercedes: «Для обеспечения долгой надежной работы и высоких характеристик двигателя следует использовать бензин сорта Premium Unleaded». А в нижней строке: «Бензин Regular не причинит вреда вашему автомобилю».
Мы не призываем переходить на низкооктановый бензин. Но если ваш автомобиль под него и «заточен», есть ли смысл платить лишние деньги? При одинаковом химическом составе, равной энергоемкости и не зависящем от октанового числа использовании/неиспользовании присадок единственное отличие между сортами бензина — размер прибыли, получаемой продавцом топлива.
Полезные формулы
Определяя, какой бензин нужен вашей машине, полезно знать, что:
AKI = RON+MON/2;
RON — MON ≈ 8–10;
RON — AKI ≈ 4–5;
AKI 87usa= RON 92eu;
AKI 90 ≈ RON 95;
где:
AKI — Anti-Knock Index — антидетонационный коэффициент (США);
RON — Research Octane Number — октановое число по исследовательскому методу (ИОЧ);
MON — Motor Oil Number — октановое число по моторному методу (МОЧ).