Co to jest liczba oktanowa?
Liczba oktanowa to parametr określający odporność danego paliwa na detonację. W każdym silniku o zapłonie iskrowym, mieszanka paliwowo-powietrzna ulega zapaleniu w ściśle określonym momencie. Jednostki te konstruuje się w ten sposób, by nie dochodziło do spalania przy udziale wytworzonego ciśnienia tylko za pomocą iskry. Dlatego zazwyczaj jednostki benzynowe mają mniejszy stopień sprężania niż te o zapaleniu samoczynnym (w nich zachodzi spalanie pod wpływem ciśnienia).
W przypadku zbyt niskiej liczby oktanowej podczas spalania może dochodzić do niekontrolowanych samozapłonów w cylindrze. Ich występowanie jest lokalne i dochodzi do niego przed właściwym spaleniem mieszanki paliwowo-powietrznej. Nie jest to jedynie dyskomfort dla kierowcy, który może wyczuwać stuki podczas pracy silnika. Przedłużające się zjawisko niekontrolowanej detonacji przyczynia się do zniszczenia jednostki napędowej pojazdu.
Liczba oktanowa benzyny – jak się ją określa? Jak czytać skład paliwa?
Na stacjach benzynowych znajdziesz benzynę z liczbą oktanową 95 lub 98. Drugi z wymienionych typów paliwa ma większą odporność na spalanie stukowe (spalanie detonacyjne). Jednak, w jaki sposób przeprowadza się proces pomiaru właściwości antydetonacyjnych paliw? Służą do tego specjalne normy i silniki testowe. Ale po kolei.
Wartość, która jest niezbędna do określenia sumy oktanowej benzyny, jest porównanie jej możliwości spalania do dwóch składników paliw – n-heptanu i izooktanu. Pierwszy z nich spala się najgorzej i otrzymuje umowną wartość „0”. Izooktan natomiast ma najlepsze właściwości spośród wszystkich węglowodorów alifatycznych wchodzących w skład paliw. Dlatego jego wartość została określona jako „100”.
W dalszej kolejności potrzebny jest silnik testowy. Działa on przy użyciu odpowiedniej mieszaniny izooktanu i n-heptanu. Jeśli przygotowana do testów mieszanka paliwowa, która ma niejasną sumę oktanową zapewnia te same warunki pracy silnika co połączenie dwóch wyżej wymienionych substancji, przyjmuje wartość oktanową na poziomie procentowego udziału izooktanu.
Przykładowo: Do testu użyto substancji złożonej w 80% z izooktanu i 20% z n-heptanu. Silnik pracował na mieszance paliwowej o niejasnych wartościach i uzyskał te same wartości, co na ww. mieszaninie dwóch węglowodorów. Jaki z tego wniosek? Suma oktanowa benzyny wynosi 80.
Normy oznaczania oktanów w paliwie – tankowanie RON i MON
Obecnie używa się kilku procedur określania sumy oktanowej konkretnych paliw. Są to:
- RON (Research Octan Numer);
- MON (Motor Octan Number);
- DON/AKI (roaD Octan Number / AntiKnock Index).
Procedura RON
W procedurze RON do testów używany jest jednocylindrowy silnik, który pracuje stale na poziomie 600 obr/min. W trakcie cyklu działania jego stopień sprężania jest stale zwiększany, celem określenia sumy oktanowej benzyny. Tego typu pomiar świetnie nadaje się do identyfikowania warunków pracy jednostki poddawanej mniejszym obciążeniom.
Procedura MON
Nieco inaczej sprawa wygląda w przypadku procedury MON. W jej trakcie używana jest również jednostka jednocylindrowa o zmiennym poziomie sprężania. Pracuje jednak w warunkach 900 obr/min. W ten sposób dobrze oddaje to, co dzieje się podczas pracy jednostki przy dużym obciążeniu.
Procedura DON/AKI
W przypadku procedur DON/AKI pomiarów brane są pod uwagę wartości RON+MON/2. W ten sposób określa się poziom oktanowy w USA, Kanadzie i innych państwach.
Po co produkować paliwa o różnej liczbie oktanowej?
Przede wszystkim warunki pracy poszczególnych jednostek napędowych różnią się od siebie. Produkowany niemal 30 lat temu model Audi 80 z silnikiem 2.0 90 KM posiadał poziom sprężania na poziomie 9.0:1. Jak na obecne standardy nie jest to wynik powalający, więc do prawidłowej pracy tej jednostki stosowano benzynę z liczbą oktanową 95. Jednak technologia kieruje się w stronę ekologii, ekonomii i zapewnienia jak najlepszych osiągów. Mazda zaprezentowała silnik benzynowy o poziomie sprężania 14:1 o zdecydowanie większej mocy i mniejszym zapotrzebowaniu na paliwo.
Co w sytuacji, gdy do auta o wysokim stopniu sprężania wleje się benzynę o niskiej liczbie oktanowej?
Istnieje duże prawdopodobieństwo, że silnik nie będzie pracował tak jak przy użyciu zalecanego przez producenta paliwa. Mogą w nim występować nieregularne cykle zapłonu stukowego i niepokojące dźwięki. W samochodach, które posiadają możliwość dostosowania kąta wyprzedzenia zapalenia się auta do stosowanego w danej chwili benzyna, nie zmieni się nic w kulturze pracy silnika, natomiast będzie on miał mniejszą moc.
A co, jeśli silnik o niskim poziomie sprężania otrzyma benzynę z liczbą oktanową 98?
W praktyce może to oznaczać… zupełnie nic. Jeżeli jednostka nie jest przystosowana do pracy na paliwie wysokooktanowym (nie ma możliwości samodzielnie dostosować kąta wyprzedzenia) pojazd może nawet odnieść straty.
Wraz ze wzrostem liczby oktanów benzyny spada wartość energetyczna. Dlatego np. pojazdy wyposażone w LPG muszą otrzymać większą dawkę tej benzyny dla osiągnięcia porównywalnych osiągów, jak w przypadku benzyny (LPG ma „LO” na poziomie powyżej 100).
Dlatego opowieści w stylu „Wlałem 98 i musiałem mocniej trzymać kierownicę!” możesz śmiało włożyć między bajki.
Kilka słów o spalaniu stukowym
Wiesz już, że nieodpowiednio dobrana liczba oktanowa paliwa do konkretnego silnika może skutkować spalaniem stukowym. Ale czym ono tak naprawdę grozi? Przede wszystkim niekontrolowany i występujący zbyt wcześnie moment detonacji paliwa powoduje pogorszenie wartości uzyskiwanych przez jednostkę. W obecnie stosowanych pojazdach występują czujniki mające ochronić przed taką pracą silnika. W praktyce przyczyniają się do zwiększenia kąta wyprzedzenia zapłonu, celem jego opóźnienia.
Długotrwała jazda na niewłaściwie dobranym paliwie może doprowadzić do uszkodzenia powyższego czujnika. Wzrost temperatury pracy jednostki przyczynia się również do zmniejszenia wytrzymałości zaworów i gniazd zaworowych, oraz tłoków i całego układu korbowego. Silniki, w których źle dobrano paliwo do zaleceń producenta, mogą zostać wyłączone z eksploatacji trwale z powodu np. wypalenia dziur w denkach tłoków.
Gdzie stosuje się paliwo z wysoką liczbą oktanową?
Paliwo z wysoką liczbą oktanową przydaje się na wyścigach samochodowych i innych zawodach motoryzacyjnych, w których używa się pojazdów z kosmiczną liczbą koni mechanicznych. Jednak wartości silników tego typu nie biorą się z paliwa, a z modyfikacji w nich przeprowadzanych. Zazwyczaj podnosi się w nich level sprężania, zmniejsza kąt wyprzedzenia zapłonu, dodaje turbodoładowanie i wtrysk podtlenku azotu. W takich konstrukcjach ilość oktanowa benzyny jest istotna ze względu na ochronę przed szkodliwym spalaniem, które diametralnie wzrasta.
Jak widać, istnieje wiele powodów, by umiejętnie dobierać konkretny rodzaj paliwa do swojego samochodu. Aby go nie zniszczyć, zalecamy trzymać się określanych przez producenta indeksu. Wtedy będziesz mógł cieszyć się spokojną i bezawaryjną eksploatacją swojej jednostki. Szerokiej drogi!