Октански број
Октански број (енгл. Octane number, нем. Oktanzahl) горива представља меру отпорности горива на самозапаљење и експлозивно сагоревање у мотору са унутрашњим сагоревањем. Што је октански број горива виши то је већа отпорност горива на самозапаљење при повећању притиска и температуре пре него што га свећица мотора запали. Тако се могу обезбедити виши степени компресије мотора као и равномерније и што потпуније искоришћење енергије садржане у гориву.
Уопштено говорећи, горива са високим октанским бројем су погодна за коришћење у бензинским моторима високих перформанси са већим степеном компресије. У оваквим моторима долази до компресије смеше бензина и ваздуха и тиме до њиховог загревања. У тим тренуцима је од пресудног значаја да не дође до самозапаљења смеше пре појаве варнице на свећици. Насупрот томе, горива са нижим октанским бројем (а вишим цетанским бројем) идеална су за употребу у дизел моторима у којима долази до компресије ваздуха а тек након тога до убризгавања извесне количине горива[1]. Из тог разлога се појам октанског броја готово искључиво наводи као карактеристика моторних бензина.
Врсте октанских бројева уреди
Као параметри моторних бензина дефинисана су два октанска броја, и то:
- Истраживачки октански број – РОН (енгл. Research octane number) и
- Моторни октански број – МОН (енгл. Motor octane number)
Како би се обезбедила униформност производње моторног бензина као и његово несметано коришћење у свим типовима мотора са унутрашњим сагоревањем, карактеристике које бензин мора да задовољи, па самим тим и октански број горива, на територији Европе прописане су стандардом СРПС ЕН 228:2017: Горива за моторна возила — Безоловни моторни бензин — Захтеви и методе испитивања[2].
Према овом стандарду на бензинским станицама на територији Србије могу се наћи три врсте моторног бензина класификоване према његовом истраживачком октанском броју, и то[3]:
- Евро Премијум БМБ 95 – код кога је РОН 95 и већи
- Евро БМБ 98 – код кога је РОН 98 и већи
- Евро БМБ 100 – код кога је РОН 100 и већи
Такође, према истом стандарду дефинисане су и минималне вредности за моторни октански број горива, и то:
- За Евро Премијум БМБ 95 – МОН је 85 и већи
- За Евро БМБ 98 и Евро БМБ 100 – МОН је 88 и већи.
У већини земаља у свету, попут свих земаља Европе, Аустралије или Новог Зеланда, октански број који се наводи на бензинским станицама је РОН. Насупрот њима, у САД, Канади и Бразилу користи се изведена јединица за октански број АКИ (анти-кноцк индеx) или ПОН (пумп оцтане нумбер). У појединим стандардима ова јединица се назива и Путни октански број (енгл. Road Index Number). ПОН представља средњу вредност истраживачког и моторног октанског броја горива и на бензинским станицама се уобичајено обележава са (Р+M)/2[4].
Појава самозапаљења и лупања уреди
У току рада бензинског мотора долази до компресије смеше бензина и ваздуха у цилиндру, која се притом загрева до врло високих температура. У тачно одређеном тренутку (угао претпаљења) варницом коју формира свећица ова смеша се пали и веома брзо сагорева. Као продукт тог сагоревања добија се корисна снага која покреће мотор. Од кључне је важности да до запаљења смеше дође у тренутку појаве варнице као и да сагоревање буде равномерно и потпуно јер се само тако снага садржана у гориву може потпуно искористити. Уколико у цилиндру мотора услед загревања или великог степена компресије долази до самозапаљења горива, односно до појаве детонација, тада парцијални ударни таласи ових детонација представљају кочницу кретању клипа. Такође, ове детонације доводе до великог локалног загревања делова мотора као и до наглог повећања притиска. Ове аномалије, уколико су учестале, могу довести до трајног оштећења мотора.
Приликом равномерног сагоревања смеше бензин-ваздух, брзина фронталног таласа пламена износи око 50м/с, док је приликом детонантног сагоревања ова брзина већа од 500м/с. Из овог поређења је јасно да сви делови мотора, а посебно вентили и карике, трпе велико оптерећење и могу бити неповратно оштећени. Поред тога, услед повећаног продора продуката сагоревања између карика и зидова цилиндра долази и до интензивне деградације моторног уља. Како би се ризик од оштећења мотора минимизовао, већина модерних бензинских мотора опремљена је сензорима који препознају појаву лупања и аутоматски путем управљачке логике мотора прилагођавају угао претпаљења и количину убризганог горива тако да се појава лупања елиминише и појава оштећења предупреди[5].
Мерење октанског броја уреди
Референтна горива уреди
Октански број горива се одређује лабораторијски, поређењем са вредностима за два референтна горива. Изооктан (исооцтане) C8Х18 има изузетно велику отпорност на самозапаљење. Његова структура је таква да има сразмерно мало слободних атома водоника а везе између атома угљеника се тешко раскидају. Из тог разлога изооктан је врло отпоран на високе температуре и притиске. Услед ових карактеристика одабран је за референтно гориво и његов октански број дефинисан је као вредност 100[6]. Са друге стране, н-хептан C7Х16 је захваљујући својој ланчастој структури и везама између атома угљеника које лако пуцају веома склон детонацији. Стога је његов октански број дефинисан као 0[6]. Како би се одредио октански број сваког појединачног горива, врши се поређење тог горива са смешом изооктана и н-хептана која се под истим, строго контролисаним условима истоветно понаша. Тако, уколико гориво има исте карактеристике отпорности на самозапаљење и детонантно сагоревање као смеша 95% изооктана и 5% н-хептана, тада је његов октански број 95. Важно је разумети да се гориво са октанским бројем 95 не састоји од 95% изооктана и 5% н-хептана већ да само његова отпорност на самозапаљење и детонантно сагоревање одговара отпорности наведене смеше.
Мерење октанског броја мотора изводи се у лабораторијским условима, у строго контролисаним и стандардизованим условима на специјализованим АСТМ ЦФР моторима са унутрашњим сагоревањем.
Истраживачки октански број – РОН (Ресеарцх оцтане нумбер)[7] уреди
РОН представља најчешће коришћени октански број приликом карактеризације горива. Одређује се тестирањем горива на специјализованом једноцилиндричном мотору са променљивом компресијом под строго контролисаним условима ваздушног притиска и температуре. Мотор током тестирања ради на 600 о/мин и са непроменљивим углом претпаљења од 13° бтдц[8]. Тиме се приближно симулира кретање просечно оптерећеног возила на равном путу, константном брзином. При тако дефинисаним условима променом компресије врши се поређење датог горива са различитим смешама изооктана и н-хептана све док се карактеристике горива и смеше не поклопе. Проценат изооктана у тако одређеној смеши представља истраживачки октански број тестираног горива.
Моторни октански број – МОН (Мотор оцтане нумбер)[9] уреди
МОН представља други тип октанског броја бензина који се одређује тестирањем које се изводи на начин сличан описаном за одређивање РОН. Гориво се такође тестира на једноцилиндричном мотору са променљивом компресијом. Приликом одређивања МОН мотор ради на 900 о/мин, са променљивим углом претпаљења (13°-26° бтдц) који се усклађује са тренутно подешеном компресијом. Како би се и мотор и гориво изложили максималном стресу смеша горива и ваздуха се пре убризгавања у мотор додатно загрева[8]. На овај начин се симулира кретање оптерећеног возила у условима пењања узбрдо или пуног убрзања. Потом се променама компресије и угла претпаљења гориво упоређује са смешама изооктана и н-хептана све док се не одреди која смеша одговара карактеристикама горива. Проценат изооктана у тако одређеној смеши представља моторни октански број горива. У зависности од састава горива разлика између МОН и РОН обично варира између 8 и 12 и назива се осетљивост горива.
Ефекат октанског броја горива уреди
Повећањем октанског броја горива повећава се и његова отпорност на самозапаљење и детонантно сагоревање. Тиме се омогућава контролисано и равномерно сагоревање којим се из исте количине горива може добити већа корисна снага. Поред тога, избегавањем ефекта лупања драстично се продужава животни век свих склопова мотора са унутрашњим сагоревањем.
Код модерних мотора се повећањем степена компресије и прецизним убризгавањем горива из исте радне запремине може добити вишеструко већа специфична снага. Како би се одговорило потребама савремене конструкције оваквих мотора горивима се додају различити адитиви како би им се повећао октански број[10].
У раним фазама развоја ауто индустрије прибегло се повећању октанског броја горива додавањем тетраетилолова (ТЕЛ) у гориво. Овим поступком октански број горива се значајно повећава а заузврат се добија мирнији, равномернији и тиши рад мотора. Временом је ипак уочено да се сагоревањем у мотору олово кроз издувне гасове емитује у атмосферу. Како је потврђено да је депоновање тешких метала, па и олова, изузетно опасно по човекову околину, забрањена је употреба деривата олова у моторним бензинима и формирана је градација безоловних бензина[11].
Од почетка 70-их година 20. века, олово почиње да се као адитив избацује и да се мења мање штетним а ефикасним једињењима чији је октански број виши од 100 попут МТБЕ (метил терц-бутил етар)[12], ЕТБЕ (етил терц-бутил етар) или толуена.
Важно је нагласити да октански број не означава количину енергије садржану у гориву. Ова карактеристика је само мера отпорности горива на самозапаљење и тенденције горива да контролисано сагорева како би се енергија садржана у њему што потпуније искористила.
Примери октанских бројева уреди
У наредној табели наведени су примери октанских бројева (РОН и МОН) за поједине чисте угљоводонике[13] као и за поједине моторне бензине на различитим светским тржиштима[14] .
| Гориво | РОН | МОН |
|---|---|---|
| н-октан | -20 | -17 |
| н-хептан (по дефиницији) | 0 | 0 |
| Дизел гориво | 15-25 | |
| н-пентан | 62 | 61,9 |
| „Регулар гасолине“ у УСА, АУС и НЗЛ | 91-92 | 82-83 |
| "Евро Премијум БМБ 95" у СРБ, „Еуро Супер“,„Еуро Премиум“ и „Регулар унлеадед“ у ЕУ | 95 | 85 |
| „Супер унлеадед“ у УСА | 97 | 87-88 |
| "Евро БМБ 98" у СРБ, "СуперПлус" у ГЕР | 98 | 88 |
| "Схелл V-Поwер 98" у Сингапуру,"БП Ултимате 98/Мобил Сyнергy 8000" у НЗЛ, "СП98" у ФРА, "Супер 98" у БЕЛ, ГБР, СЛО и ЕСП | 98 | 89-90 |
| "Евро БМБ 100" у СРБ, "Схелл V-Поwер" у ИТА и ГЕР | 100 | 88 |
| Изооктан (по дефиницији) | 100 | 100 |
| Бензен | 101 | |
| "Петробрас Подиум" у БРА | 102 | 88 |
| "Е85 гасолине" | 102-105 | 85-87 |
| Изобутан | 102 | 97,6 |
| Етанол | 108,6 | 89,7 |
| Метанол | 108,7 | 88,6 |
| Толуен | 121 | 107 |
| Метан | 120 | 120 |
| Водоник | <130 |
Референце уреди
- ^ „Мотор гасолинес тецхницал ревиеw” (ПДФ). Цхеврон.цом. Архивирано из оригинала (ПДФ) 4. 4. 2017. г. Приступљено 19. 5. 2018.
- ^ „Стандард СРПС ЕН 228:2017”. Институт за стандардизацију Србије. Архивирано из оригинала 20. 05. 2018. г. Приступљено 19. 5. 2018.
- ^ „НИС - моторно гориво”. нис.еу. Архивирано из оригинала 28. 05. 2017. г. Приступљено 19. 5. 2018.
- ^ „Америцан вс Еуропеан фуелс – Оцтане ратинг”. етунерс.гр. Приступљено 19. 5. 2018.
- ^ „Wхат Ис Детонатион?”. тхоугхтцо.цом. Приступљено 19. 5. 2018.
- ^ а б „Референце фуелс” (ПДФ). цпцхем.цом. Архивирано из оригинала (ПДФ) 20. 05. 2018. г. Приступљено 19. 5. 2018.
- ^ „АСТМ Д2699-18”. астм.орг.
- ^ а б „Тецхницал - оцтане нумбер еxплаинед”. адл.ук.нет. Архивирано из оригинала 25. 03. 2015. г. Приступљено 19. 5. 2018.
- ^ „АСТМ Д2700-17”. астм.орг. Приступљено 19. 5. 2018.
- ^ „Оцтане нумбер импроверс”. инноспецниц.цом. Архивирано из оригинала 08. 05. 2018. г. Приступљено 19. 5. 2018.
- ^ „Тетраетхyл леад цхемицал цомпоунд”. британница.цом. Приступљено 19. 5. 2018.
- ^ „Оцтане нумбер (РОН) грапхс”. ресеарцхгате.нет. Приступљено 19. 5. 2018.
- ^ „ФЦЦ Оцтане МОН Версус РОН”. рефинингонлине.цом. Архивирано из оригинала 25. 2. 2018. г. Приступљено 19. 5. 2018.
- ^ „Оцтане ратингс wорлдwиде”. фацебоок.цом. Приступљено 19. 5. 2018.