Степень сжатия двигателя, компрессия и октановое число. Октановое число бензина: все, что должен знать автолюбитель С технической точки зрения

Характеризуется рядом величин. Одна из них – степень сжатия двигателя. Важно не путать ее с компрессией – значением максимального давления в цилиндре мотора.

Что такое степень сжатия

Данная степень – это соотношение объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания. Иначе можно сказать, что значение компрессии – отношение объема свободного места над поршнем, когда тот находится в нижней мертвой точке, к аналогичному объему при нахождении поршня в верхней точке.

Выше упоминалось, что компрессия и степень сжатия – не синонимы. Различие касается и обозначений, если компрессию измеряют в атмосферах, степень сжатия записывается как некоторое отношение, например, 11:1, 10:1, и так далее. Поэтому нельзя точно сказать, в чем измеряют степень сжатия в двигателе – это «безразмерный» параметр, зависящий от других характеристик ДВС.

Условно степень сжатия можно описать также как разницу между давлением в камере при подаче смеси (или дизтоплива в случае с дизельными двигателями) и при воспламенении порции горючего. Данный показатель зависит от модели и типа двигателя и обусловлен его конструкцией. Степень сжатия может быть:

• высокой;
• низкой.

Расчет сжатия

Рассмотрим, как узнать степень сжатия двигателя.

Она вычисляется по формуле:

Здесь Vр означает рабочий объем отдельного цилиндра, а Vс – значение объема камеры сгорания. Формула показывает важность значения объема камеры: если его, например, снизить, то параметр сжатия станет больше. То же произойдет и в случае увеличения объема цилиндра.

Чтобы узнать рабочий объем, нужно знать диаметр цилиндра и ход поршня. Вычисляется показатель по формуле:

Здесь D – диаметр, а S – ход поршня.

Иллюстрация:

Поскольку камера сгорания имеет сложную форму, ее объем обычно измеряется методом заливания в нее жидкости. Узнав, сколько воды поместилось в камеру, можно определить и ее объем. Для определения удобно использовать именно воду из-за удельного веса в 1 грамм на куб. см – сколько залилось грамм, столько и «кубиков» в цилиндре.

Альтернативный способ, как определить степень сжатия двигателя – обратиться к документации на него.

На что влияет степень сжатия

Важно понимать, на что влияет степень сжатия двигателя: от нее прямо зависит компрессия и мощность. Если сделать сжатие больше, силовой агрегат получит больший КПД, поскольку уменьшится удельный расход горючего.

Степень сжатия бензинового двигателя определяет, горючее с каким октановым числом он будет потреблять. Если топливо низкооктановое, это приведет к неприятному явлению детонации, а слишком высокое октановое число вызовет нехватку мощности – двигатель с малой компрессией просто не сможет обеспечивать нужное сжатие.

Таблица основных соотношений степеней сжатия и рекомендуемых топлив для бензиновых ДВС:

Интересно: бензиновые турбированные двигатели функционируют на горючем с большим октановым числом, чем аналогичные ДВС без наддува, поэтому их степень сжатия выше.

Еще больше она у дизелей. Поскольку в дизельных ДВС развиваются высокие давления, данный параметр у них также будет выше. Оптимальная степень сжатия дизельного двигателя находится в пределах от 18:1 до 22:1, в зависимости от агрегата.

Изменение коэффициента сжатия

Зачем менять степень?

На практике такая необходимость возникает нечасто. Менять сжатие может понадобиться:

• при желании форсировать двигатель;
• если нужно приспособить силовой агрегат под работу на нестандартном для него бензине, с отличающимся от рекомендованного октановым числом. Так поступали, например, советские автовладельцы, поскольку комплектов для переоборудования машины на газ в продаже не встречалось, но желание сэкономить на бензине имелось;
• после неудачного ремонта, чтобы устранить последствия некорректного вмешательства. Это может быть тепловая деформация ГБЦ, после которой нужна фрезеровка. После того, как повысили степень сжатия двигателя снятием слоя металла, работа на изначально предназначенном для него бензине становится невозможной.

Иногда меняют степень сжатия при конвертации автомобилей для езды на метановом топливе. У метана октановое число – 120, что требует повышать сжатие для ряда бензиновых автомобилей, и понижать – для дизелей (СЖ находится в пределах 12-14).

Перевод дизеля на метан влияет на мощность и ведет к некоторой потере таковой, что можно компенсировать турбонаддувом. Турбированный двигатель требует дополнительного снижения степени сжатия. Может потребоваться доработка электрики и датчиков, замена форсунок дизельного мотора на свечи зажигания, новый комплект цилиндро-поршневой группы.

Форсирование двигателя

Чтобы снимать больше мощности или получить возможность ездить на более дешевых сортах топлива, ДВС можно форсировать путем изменения объема камеры сгорания.

Для получения дополнительной мощности двигатель следует форсировать, увеличивая степень сжатия.

Важно: заметный прирост по мощности будет лишь на том двигателе, который штатно работает с более низкой степенью сжатия. Так, например, если ДВС с показателем 9:1 тюнингован до 10:1, он выдаст больше дополнительных «лошадей», чем двигатель со стоковым параметром 12:1, форсированный до 13:1.

Возможные следующие методы, как увеличить степень сжатия двигателя:

• установка тонкой прокладки ГБЦ и доработка головки блока;
• расточка цилиндров.

Под доработкой ГБЦ подразумевают фрезеровку ее нижней части, соприкасающейся с самим блоком. ГБЦ становится короче, благодаря чему уменьшается объем камеры сгорания и растет степень сжатия. То же происходит и при монтаже более тонкой прокладки.

Важно: эти манипуляции могут также потребовать установки новых поршней с увеличенными клапанными выемками, поскольку в ряде случаев возникает риск встречи поршня и клапанов. В обязательном порядке настраиваются заново фазы газораспределения.

Расточка БЦ также ведет к установке новых поршней под соответствующий диаметр. В результате растет рабочий объем и становится больше степень сжатия.

Дефорсирование под низкооктановое топливо

Такая операция проводится, когда вопрос мощности вторичен, а основная задача – приспособить двигатель под другое горючее. Это делается путем снижения степени сжимания, что позволяет двигателю работать на малооктановом бензине без детонации. Кроме того, налицо и определенная финансовая экономия на стоимости горючего.

Интересно: подобное решение нередко используется для карбюраторных двигателей старых машин. Для современных инжекторных ДВС с электронным управлением дефорсирование крайне не рекомендуется.

Основной способ, как уменьшить степень сжатия двигателя – сделать прокладку ГБЦ более толстой. Для этого берут две стандартные прокладки, между которыми делают алюминиевую прокладку-вставку. В результате растет объем камеры сгорания и высота ГБЦ.

Некоторые интересные факты

Метанольные двигатели гоночных машин имеют сжатие более 15:1. Для сравнения, стандартных карбюраторный двигатель, потребляющий неэтилированный бензин, имеет сжатие максимум 1.1:1.

Из серийных образцов моторов на бензине со сжатием 14:1 на рынке присутствуют образцы от Mazda (серия Skyactiv-G), ставящиеся, например, на CX-5. Но их фактическая СЖ находится в пределах 12, поскольку в данных моторах задействован так называемый «цикл Аткинсона», когда смесь сжимается в 12 раз после позднего закрытия клапанов. Эффективность таких двигателей измеряется не по сжатию, а по степени расширения.

В середине XX века в мировом двигателестроении, особенно в США, наблюдалась тенденция к увеличению степени сжатия. Так, к 70-м основная масса образцов американского автопрома имела СЖ от 11 до 13:1. Но штатная работа таких ДВС требовала использования высокооктанового бензина, который в то время умели получать только процессом этилирования – добавлением тетраэтилсвинца, высокотоксичного компонента. Когда в 1970-х годах появились новые экологические стандарты, этилирование стали запрещать, и это привело к обратной тенденции – снижению СЖ в серийных образцах двигателей.

Современные двигатели имеют систему автоматической регуляции угла зажигания, которая позволяет ДВС работать на «неродном» топливе – например, 92 вместо 95, и наоборот. Система управления УОЗ помогает избежать детонации и других неприятных явлений. Если же ее нет, то, например, залив высокооктановый бензин двигатель, не рассчитанный на такое горючее, можно потерять в мощности и даже залить свечи, поскольку зажигание будет поздним. Ситуацию можно поправить ручным выставлением УОЗ по инструкции к конкретной модели автомобиля.

Октановое число бензина - это показатель его устойчивости к детонации. Чем выше октановое число, тем дольше бензин не воспламеняется при сжатии, тем сильнее можно его сжать. Другими словами, если из топлива нужно выжать больше энергии, то в камере сгорания топливовоздушную смесь нужно сильнее сжать, а от этого она может взрывоподобно самовоспламеняться. Поэтому для двигателей с высокой степенью сжатия применяются бензины, способные выдерживать большое сжатие, при этом не взрываясь. Достигается это за счет введения в бензин на нефтеперерабатывающих заводах специальных присадок.

Как влияет октановое число топлива на его расход?

Для примера возьмем условный двигатель одного условного современного автомобиля. Степень сжатия топлива в данном двигателе не зависит от вида применяемого топлива, это характеристика, которая связана только с геометрическими параметрами. На расход топлива может влиять лишь энергия топлива, выделяемая при его сгорании. А есть ли отличия в энергии сгорания бензина с октановым числом 95 от энергии сгорания 92-го бензина? Принятая удельная теплота сгорания бензина составляет от 42 до 44 мДж/кг. Если даже предположить, что 42 мДж/кг относится к 92-му бензину, а 44 мДж/кг для 95-го, то все равно прироста мощности даже в 10 % никак не получится.

Для нашего условного двигателя между бензинами разница следующая: в том случае если степень сжатия у двигателя 6 - 8:1, то для его топлива будет вполне хватать октанового числа 76-80 — в цилиндрах не будет детонации, однако если тот же бензин с октановым числом 80 залить в наш условный двигатель, степень сжатия у которого 8 — 9:1, то такой бензин начнет детонировать (самовоспламеняться взрывоподобным образом) раньше, чем искра свечи зажигание подожжет его, а пользы от этого двигатель не получит. При нормальной работе двигателя бензин внутри цилиндра не должен взрываться, он должен «мягко» сгорать. Если же в этот двигатель налить бензин с октановым числом 98, то детонировать он не будет точно, зато вместо этого после поджига он будет медленнее гореть, т. к. рассчитан под большее высокую степень сжатия и поэтому не полностью будет сгорать в камере сгорания. Кстати от этого раньше на старых автомобилях прогорали клапана. В современных двигателях к счастью есть «мозги», позволяющие ему решать самостоятельно, в какой момент поджигать в цилиндре топливо, поэтому в современных автомобилях в обоих случаях топливо будет поджигаться раньше, чем если бы в качестве топлива применялся «родной» 92-95 бензин.

В том случае если применяется бензин с пониженным октановым числом, то это вызывает слишком раннее его сгорание, увеличивается расход, а двигатель откровенно «тупит». В случае применения бензина с повышенным октановым числом из-за увеличенного времени сгорания топлива просто снижается КПД двигателя с потерей его мощности, при этом расход возрастает не критично.

Отвечая на вопрос о влиянии октанового числа на расход можно сказать так: если октановое число ниже расчетного, то расход увеличится, если же выше — то не снизится как минимум. Если двигатель рассчитан под 95-й бензин, то при работе на 92-м его расход увеличится. Если же лить 95-й бензин в двигатель рассчитанный под 92-й, то не будет никаких преимуществ.

Некоторые автопроизводители для привлечения покупателей прибегают к маркетинговым уловкам, заявляя заниженное октановое число в требованиях к применяемому топливу. Поэтому чтобы иметь представление, есть ли смысл заливать более дорогой бензин следует обращать внимание на степень сжатия двигателя.

Определение октанового числа бензина.

Определить примерное октановое число бензина можно с помощью специализированного прибора - октанометром, который имеет погрешность в 5-10 единиц. Проще говоря, без лабораторного исследования проверить качество бензина не представляется возможным.

В лабораторных условиях существует два метода определения октанового числа — исследовательский и моторный. При исследовательском методе производится исследование топлива по отношению к эталонному. При моторном методе применяется специальный одноцилиндровый ДВС со специальной конструкцией головки блока цилиндров, которая позволяет находу изменять степень сжатия.

В США понятие октанового числа заменено так называемым октановым индексом, который представляет из себя среднеарифметическую составляющую октановых чисел, которые получены по исследовательскому и моторному методу для данного вида топлива. В Японии же для обозначения марки бензина используется только исследовательский метод. Именно исследовательский метод используется при декларировании октанового числа бензина и на наших АЗС.

Какой бензин лучше лить 92 или 95. Пару слов об октановом числе и степени сжатия. Реально полезный материал

Думаю, многие задаются этим вопросом на просторах бескрайних российских дорог. Какой все же бензин лучше лить в своего железного коня 92 или 95? Есть ли между ними критическая разница, и что будет, если вместо 95 использовать 92 бензин? Ведь он дешевле примерно на 5 – 10%, а соответственно с каждого бака будет идти реально экономия! НО стоит ли так поступать и не опасно ли это для вашего силового агрегата, разберем по полочкам, будет видеоверсия и голосование в конце.

В самом начале я предлагаю подумать, что такое эти цифры, 80, 92, 95, а в советские времена еще и 93? Никогда не задумывались? Тут все просто это октановое число. А тогда что это такое? Читаем дальше.

Октановое число бензина

Октановое число бензина – это показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива, то есть величина способности топлива противостоять самовоспламенению при сжатии для двигателей внутреннего сгорания. То есть простыми словами, чем выше «октановый уровень» топлива, тем меньше вероятность самовоспламенения топлива при сжатии. При таком исследовании разграничивают уровни топлива по этому показателю. Исследования проводятся на одноцилиндровой установке с переменным уровнем сжатия топлива (называются они УИТ-65 или УИТ-85).

Работают установки при 600 об/мин, воздух и смесь 52 градуса Цельсия, и угол опережения зажигания составляет около 13 градусов. После таких испытаний выводят ОЧИ (октановое число исследовательское). Это исследование должно показать, как будет вести себя бензин при минимальных и средних нагрузках.

При максимальных нагрузках на топливо, существует другой эксперимент, который выводит (ОЧМ - октановое число моторное). Испытания проводятся на этой, одноцилиндровой, установке, только обороты 900 об/мин, температура воздуха и смеси 149 градусов Цельсия. ОЧМ имеет более низкое значение, чем ОЧИ. При эксперименте выводят уровень максимальных нагрузок, например при дроссельном ускорении или при движении в гору.

Теперь я думаю, хоть чуть стало понятно, что это такое. И как его определяют.

Теперь давайте вернемся к выбору - 92 или 95. Любой вид будь 92 или 95, и даже 80. При его переработке на заводе не имеет такое, конечное, октановое число. При прямой перегонки нефти, получается всего 42 – 58. То есть очень низкого качества. «Как же так» - спросите вы? Неужели нельзя перегонять сразу с высоким показателем? Можно, но это стоит очень дорого. Литр такого топлива стоил бы в несколько раз дороже существующих сейчас на рынке. Выработка такого топлива называется каталитический риформинг. Производят таким способом всего 40 – 50 % от общей массы и в основном в западных странах. В России таким способом производят гораздо меньше бензина. Вторая технология производства, которая менее затратная - называется каталитический крекинг или гидрокрекинг. Бензин при такой обработке имеет октановое число всего 82-85. Для того чтобы его привести в нужный показатель, в него нужно добавить специальные присадки.

Присадки в бензин

1) Присадки, основанные на металлосодержащих составах. Например, на тетраэтилсвинце. Условно их называют этилированные бензины. Очень эффективные, заставляют топливо работать, на всю, как говорится. Но и очень вредные. Как видно из названия тетраэтилсвинец, в составе есть метал – «свинец». При сгорании образует газообразные соединения свинца в воздухе, который очень вреден, оседает в легких, развивая сложные болезни, например «РАК». Поэтому такие типы сейчас запрещены во всем мире. В СССР существовала марка АИ – 93, он то, как раз базировался на тетраэтилсвинце. Условно можно назвать это топливо устаревшим и вредным.

2) Более совершенные и безопасные основаны на ферроцене, никеле, марганце, но чаще всего применяют монометиланилин (ММНА), его октановое число достигает 278 пунктов. Эти присадки напрямую смешивают с бензином, доводя смесь до нужной консистенции. Но такие присадки также не идеальны, они образуют налет на поршнях, свечах, засоряют катализаторы и всевозможные датчики. Поэтому рано или поздно такое топливо закупорит двигатель, в прямом смысле слова.

3) Последние и самые совершенные - это эфиры и спирты. Самые экологические и не несут вред окружающей среде. Но есть и недостатки такого топлива, это низкое октановое число спиртов и эфиров, максимальное значение 120 пунктов. Поэтому в топливо требуется таких присадок довольно много около 10 – 20 %. Еще один недостаток, это агрессивность спиртовых и эфирных присадок, при большом содержании они быстрее разъедают резиновые и пластиковые патрубки и датчики. Поэтому такие присадки ограничивают в пределах 15 % от общего уровня топлива.

Степень сжатия и современный автомобиль

Собственно, почему я начал рассказывать с октанового числа и присадок, да потому что нужно учитывать самовоспламенения топлива или так называемую детонацию в современных агрегатах.

В дело в том, что производители чтобы увеличить мощность и снизить расход топлива, немного увеличивают степень сжатия в цилиндрах двигателя.

Вот немного полезной информации:

Для степени сжатия до 10,5 и ниже используют октановое число бензина АИ – 92 (не учитываем ТУРБО варианты моторов).

От отметки 10,5 до 12 – заливаем топливо не ниже АИ – 95!

Конечно, есть еще очень редкие бензины, такие как АИ – 102 и АИ – 109, для них степень сжатия 14 и 16 соответственно.

Так что же произойдет, В ТЕОРИИ, если мы зальем 92 бензин в мотор, который рассчитан на 95? ДА все просто, топливо от высокой степени сжатия будет самовоспламеняться, будут происходить «минивзрывы» - то есть будет проявляться разрушающий эффект детонации!

А чем опасна детонация? Да все просто, прогаром прокладки между головкой блока и самим блоком, разрушением колец (как компрессионных, так и маслосъемных), прогаром поршней и т.д.

НО это как я написал выше – ВСЕ ЭТО В ТЕОРИИ! ОСОБЕННО У НАС В РОССИИ! Почему я это говорю. Многие производители поняли - что качественного бензина (а сейчас говорим про 95 вариант), найти если можно – ТО ОЧЕНЬ СЛОЖНО, даже в столичных регионах (я уже молчу о небольших городах). Зачастую бензин «бадяжат» так что октанового числа в 95 достичь нереально. Помню пару лет назад, читал статью с экспериментом - где в столице брали пробы с большого количества заправок, и только в 20 – 25% случаев бензин приближался к нормам, остальные были далеки от цифры 95 и даже 92. Только вдумайтесь! А как вы проверите качество сами? Правильно – НИКАК.

Так если залить такое некачественное топливо движок сразу накроется? Сразу? Не совсем так. Машины сейчас умные, и именно чтобы ваш мотор не пошел «в разнос» был придуман датчик детонации, он позволяет мотору работать с другим октановым числом. Он следит за механическими колебаниями блока двигателя, преобразует их в электрические импульсы и постоянно посылает их в ЭБУ.

Если импульсы «выходят за рамки нормального состояния», то ЭБУ принимает решение о корректировании угла зажигания и качестве топливной смеси. Таким образом, современный мотор, рассчитанный на 95 бензин будет, спокойно работать даже на 92.

Однако! Такая работа будет успешной на низких и средних оборотах, на высоких оборотах (почти максимум), датчик детонации работает не так эффективно, поэтому «жарить» на низкооктановой смеси НЕЖЕЛАТЕЛЬНО!

Давайте подведем итог.

Что будет если залить 92 вместо 95?

По сути, разница между 92 и 95 бензином минимальна, всего «3 числа». Если выбудете заправляться в компании, которая вам гарантирует именно «жесткие показатели» то есть «92 это 92», а «95 это 95» и ВЫ В ЭТОМ БУДЕТЕ УВЕРЕНЫ. То разница будет проявлять для вашего мотора скорее на высоких оборотах, и не в значительной (до 2 - 3 %) потери мощности, также на этот процент вырастит расход топлива.

И что самое интересное, если вы не часто раскручиваете свой силовой агрегат до 5000 – 7000 оборотов, а передвигаетесь с 2000 до 4000, то 92 не доставит вам каких-либо негативных моментов. Все же электроника все отрегулирует сама.

Предрассудки - что могут прогореть клапана, такого нет. Прогорание клапанов, было характерно для этилированных типов, которые имели металлические присадки. Высокооктановые этилированные бензины могли нанести вред двигателю, настроенному на использование АИ-76 (причем у него не было электронной коррекции угла зажигания и впрыска топлива). Но сейчас такой опасности просто нет, потому что такое топливо уже давно запрещено.

НО В ИДЕАЛЕ! Нужно заправлять именно таким топливом, который рекомендует ваш изготовитель. Ведь если вдруг новый мотор, накроется, и выяснится что поломка связана с бензином, то вы попадаете на очень дорогостоящий ремонт, ПРИЧЕМ ЗА СВОЙ СЧЕТ. Экономия в 10% на бензине вам «вылезет боком».

Какой конечный итог хочется вывести – каждому свое, если ваш мотор не рассчитан на 92-й, тогда не стоит его лить! Все же это может быть чревато! Однако если зальете то современный двигатель, автоматом, отрегулирует углы зажигания и вы можете даже не почувствовать подмены топлива (ТО ЕСТЬ И НА 92-м можно ездить, не раскручивая свой мотор до максимума). Но если случится поломка, и гарантия выяснит что залито не то топливо, РЕМОНТ БУДЕТ ЗА ВАШ СЧЕТ! А это, точно, не стоит 2 – 3 рублей экономии с литра.

Сейчас подробная видео версия, смотрим.

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).

Степень сжатия, компрессия и октановое число

Для понимания принципов повышения мощности и эффективности двигателя внутреннего сгорания необходимо знать, что такое степень сжатия, компрессия и октановое число. Причем, не на уровне рассуждений, что 98-ой бензин более качественный чем 95-ый. Нужно понимать, что октановое число само по себе не самоцель, а лишь один из факторов достижения наилучших эксплуатационных характеристик ДВС. Прежде всего давайте сразу внесем ясность и оговорим, что компрессия и степень сжатия - это совершенно разные вещи. Степень сжатия - это отношение между максимальным объемом цилиндра...

И минимальным...

Или, другими словами, отношение полного объема цилиндра (то есть объема цилиндра плюс объема камеры сгорания) к объему одной лишь камеры сгорания... Поскольку это отношение, называемое степенью сжатия, грубо говоря, есть отношение объема, который занимает смесь при ее подаче в цилиндр, к объему, при котором смесь воспламеняется, то давление, при котором воспламеняется топливо, пропорционально этой величине. То есть чем больше степень сжатия, тем больше давление воспламеняемой смеси. Для лучшего понимания стоит отметить, что поскольку давление зависит не только от степени сжатия, но и от, например, давления на фазе впуска, то давление воспламеняемой смеси может быть меньше у двигателя с большей степенью сжатия. Как? Например, у турбированных двигателей степень сжатия обычно меньше чем у атмосферных (почему так делают - станет понятно ниже), при этом давление у них на всех фазах существенно выше, поскольку уже на впуск смесь подается в сжатом состоянии (в чем, собственно, и состоит их природа). Компрессия - это, кстати, давление в конце фазы сжатия. То есть она почти равна тому самому давлению воспламеняемой смеси. Почему почти? Потому что смесь воспламеняется всегда чуть позже или чуть раньше того момента, когда давление максимально... Это «почти» определяется углом зажигания, о котором мы, правда, сегодня говорить не будем. Достаточно лишь отметить, что он также нужен для борьбы с детонацией, о которой ниже. Возвращаясь к степени сжатия, посмотрим, почему же она нам важна в контексте эффективности и мощности двигателя. А вот почему. Работа в двигателе внутреннего сгорания совершается за счет расширения рабочего тела, в качестве которого в бензиновых двигателях выступает топливовоздушная смесь. Как в школе учили: горящая смесь расширяется, толкая при этом поршень, поступательное движение которого превращается во вращательное движение коленвала. Соответственно, при большей степени сжатия ход поршня, в рамках которого смесь может реализовать свой энергетический потенциал, оказывается больше, а следовательно совершается больше полезной работы. На самом деле это лишь один из факторов, все вместе же они определяют термический КПД - показатель эффективности расширения рабочего тела в момент сгорания. Для него даже формула есть: Термический КПД = 1 - (1 / степень сжатия) ^ гамма - 1 Где гамма - значения некоей дискретной функции, зависящей от температуры, давления и объема воспламеняемой смеси. Проще говоря, набор констант. Итак мы видим, что чем больше степень сжатия, тем больше термический КПД. Также понятно, что это некоторое упрощение, поскольку для получения его максимального значения нужно подбирать массу параметров, где степень сжатия лишь один из многих, хоть и важный. Как говорил владелец одного из автосервисов: «Не зря двигатели придумывают люди с двумя высшими образованиями». И правда, не зря. Ну здорово, вроде разобрались: чем больше степень сжатия, тем лучше. Так давайте просто избавимся от камеры сгорания, подняв степень сжатия до небес, и будет нам счастье. А счастья не будет, и вот почему. Дело в том, что при повышении давления и температуры возникает два неприятных явления: детонация и преждевременное воспламенение. Для того, чтобы в полной мере их понять, нужно осознать один удивительный факт: топливная смесь в ДВС не взрывается - она горит. Причем та самая гамма, которую мы упоминали выше, зависит и от скорости горения и от формы фронта воспламенения и от температуры пламени. Скорость горения должна соответствовать скорости движения поршня. Фронт воспламенения должен быть однородным и распространяться ровно по ходу поступательного движения. Чем меньше температура горения, тем меньше потери на тепловыделение. Это все упрощенные заявления, но общую суть явлений передают. Вернемся к детонации и преждевременному воспламенению. Преждевременное воспламенение происходит, когда при увеличении давления в смеси она самопроизвольно воспламеняется. При этом получается, что часть работы затрачивается не на то, чтобы толкать поршень, а на то чтобы помешать завершить ему ход фазы сжатия, а та энергия расширения, которая еще останется (если останется), будет использована крайне неэффективно из-за нерасчетного профиля фронта горения. Детонация же - это еще более неприятный эффект, когда воспламененная смесь взрывается. То есть после короткого момента, когда горение распространяется со скоростью, измеряемой десятками сантиметров в секунду, она вдруг увеличивается в разы. Происходит это под влиянием и температуры и давления, а сам эффект обеспечивается наличием определенного количества одного из продуктов горения. Эффекты от детонации: вместо фронта горения получаем ударную волну (в принципе то же самое, но только в разы больше скорость и температура), как следствие - резкое падение термического КПД и ударные нагрузки на поршневую группу. А теперь на секундочку представьте, что происходит, если детонация возникает не после поджига смеси свечой, а после самовоспламенения - все то же самое, но только против хода поршня. Вот и получается, что степень сжатия можно увеличивать только до тех пор, пока не начнут проявляться описанные эффекты. И тут мы приходим к следующему понятию - октановому числу. Оказывается, у разных видов топлива стойкость к преждевременному воспламенению и детонации различается (все вместе это называют детонационной стойкостью). Октановое число как раз и является показателем этой стойкости. Чем оно выше, тем выше и стойкость. Важно при этом отметить, что в большинстве случаев количество энергии, которую можно высвободить из литра топлива, от октанового числа не зависит. Но давайте от теоретических моментов, которыми можно заполнить несколько томов, обратимся к вопросам практическим и рассмотрим описываемые явления через призму повседневности. Первый распространенный вопрос: прогорят ли клапаны, если залить бензин с большим октановым числом? Действительно, в некоторых случаях использование бензина с большим октановым числом может привести к прогоранию выпускных клапанов:

При этом считается, что происходит это из-за большей температуры горения смеси с более высоким октановым числом. На самом деле все наоборот. Топливо с большим октановым числом обычно горит с меньшей температурой и медленнее. Из-за скорости горения ниже расчетной может получиться так, что на фазе выпуска через клапан вместо отработанных газов будет выпущена еще горящая смесь. Горящая смесь может оказаться и в выпускном коллекторе - тогда пострадает и он. На практике же конструкция многих двигателей позволяет реализовать потенциал топлива с более высоким октановым числом без ущерба для ресурса. В любом случае, если вы льете бензин, отличный от рекомендованного производителем, вы должны четко понимать физику работы именно вашего мотора - тому, что говорят в сервисах, верить можно далеко не всегда. Вопрос номер два: почему при использовании бензина с большим октановым числом на свечах образуется нагар? Первая причина является следствием того, что в России высокооктановые бензины получают исключительно методом добавления присадок. При этом часто получается так, что для получения 95-ого бензина присадки используются менее качественные, чем для 98-ого. Так что заправившись 95-ым после 92-ого можно получить более ровную работу мотора и нагар на свечах в одном флаконе. Понятно, что тут все зависит от конкретной АЗС. Вторая причина - угол опережения зажигания. Если в вашем двигателе нет системы, которая автоматически регулирует угол зажигания, то залив высокооктановое топливо можно опять же загадить свечи и потерять часть мощности. Как упоминалось выше, высокооктановое топливо горит медленнее, а следовательно для правильного и полного сгорания смеси ее поджиг должен осуществляться раньше.

Ещё о степени сжатия и детонации

В такте сжатия температура рабочей смеси повышается, достигая в конце его 350°. При увеличении степени сжатия в цилиндре возрастает давление и температура сжатой рабочей смеси, т. е. создаются благоприятные условия для возникновения детонации. Степень сжатия для двигателей различных мотоциклов неодинакова. В зависимости от ее величины необходимо подбирать соответствующее по качеству топливо. Как показывает практика, увеличение степени сжатия способствует лучшему использованию тепла при сгорании рабочей смеси, а в связи с этим увеличивается мощность двигателя и уменьшается расход топлива (до появления детонации). По мере развития техники наблюдается постепенное увеличение степени сжатия в двигателях и улучшаются антидетонационные качества топлива. Стойкость топлива по отношению к детонации определяется по октановому числу. С увеличением октанового числа топлива допускается более высокая степень сжатия двигателя. Октановое число является условным и определяется путем сравнения данного топлива с эталонным при испытаниях в лаборатории на специальной установке. Для повышения октанового числа бензина к нему добавляют антидетонаторы, в качестве которых чаще всего применяют бензол и тетраэтиловый свинец. Тетраэтиловый свинец приготовляют в виде специальной этиловой жидкости, которую добавляют к бензину в небольшом количестве (1- 3 см3 на 1 л бензина). Бензин с примесью этиловой жидкости называется этилированным. По ГОСТ 2084-48 две марки автомобильных бензинов А-66 и А-70 этилированны жидкостью Р-9 и имеют октановые числа: первый -66 и второй -70. Тетраэтиловый свинец и этиловая жидкость - сильно действующие яды, следовательно, этилированный бензин также ядовит. У двигателей спортивных и гоночных мотоциклов степень сжатия выше, чем у двигателей дорожных мотоциклов, поэтому при их эксплуатации иногда требуется повысить октановое число бензина. Это можно сделать путем добавления к бензину этиловой жидкости, однако следует учесть, что прибавка первых 3 см9 этиловой жидкости на 1 л топлива увеличивает октановое число в среднем на 12 единиц, а дальнейшее добавление ее уже не дает такого результата; добавление же более 4 см3 на 1 л бензина нецелесообразно. Хорошими антидетонационными свойствами обладает бензол в смеси его с бензином и смесь спирта с бензолом и бензином, а также чистый спирт. Эти виды топлива часто применяют для спортивных целей. Для двигателей дорожных мотоциклов применяют автомобильные бензины. Авиационные бензины применяются преимущественно для спортивных целей, они отличаются от автомобильных фракционным составом, содержат части, испаряющиеся при более низкой температуре, и более высокими октановыми числами, что допускает применение этих бензинов в двигателях с высокой степенью сжатия.

Детонация и антидетонационные свойства топлива

Стойкость топлива против детонации является одним из важнейших свойств, от которого зависит мощность и экономичность двигателя. В конце такта сжатия рабочая смесь воспламеняется и при нормальных условиях работы двигателя горит со скоростью распространения пламени 25-30 м/сек. Однако в ряде случаев скорость сгорания рабочей смеси резко возрастает, достигая 2000 ж/се/с, т. е. вместо нормального сгорания происходит взрыв. Такое сгорание со скоростью взрыва носит название детонации. При возникновении детонации нормальная работа двигателя нарушается, появляются частые резкие металлические стуки, повышается температура деталей двигателя - цилиндра, клапанов, поршня и др., появляется черный дым из глушителя и падает мощность. При длительной работе двигателя с детонацией может произойти поломка отдельных его деталей. При появлении детонации повышается температура поршня, цилиндра, клапанов, свечи, в результате чего рабочая смесь начинает воспламеняться уже не от искры, а преждевременно, от перегревшихся деталей, что способствует снижению мощности двигателя и большому износу деталей. В разобранном случае преждевременная вспышка сопутствует детонации, однако она может возникнуть и независимо от нее, например от раскаленного нагара и в силу других обстоятельств. Преждевременная вспышка отличается от детонации тем, что скорость сгорания рабочей смеси в этом случае такая же, как при воспламенении от искры, но воспламенение происходит раньше, чем это необходимо, при этом также падает мощность двигателя, повышается температура и появляются стуки. В условиях эксплуатации появлению детонации способствуют следующие причины: 1) несоответствие качества топлива данному двигателю; 2) большое опережение зажигания; 3) высокая температура цилиндра, поршня, клапанов; 4) раскаленный нагар на днище поршня и внутренней поверхности головки цилиндра.