Детонационная стойкость бензина

Понятие о детонации
Как определить детонационную стойкость?
Особенности и последствия детонации
Свойства бензинов, обуславливающие возникновение детонации
Способы предотвращения детонации

Понятие о детонации

Показатель стойкости бензина к самопроизвольному воспламенению при сжатии — один из самых важных параметров его качества. Для оценки этого состояния используется понятие октановое число. Чем оно выше, тем больше показатели устойчивости перед детонацией. Особо требовательны к октановому числу двигатели с высокой степенью сжатия. Это касается и форсированных моторов нового поколения.

Детонация — взрывное воспламенение топливовоздушной смеси в цилиндрах силового агрегата. Топливо горит с большой скоростью (до 2000 м/с), процесс охватывает весь объем горючей смеси. В обычных условиях горение происходит последовательно от искры со средней скоростью 30 м/с. Впоследствии двигатель страдает от ударной волны, которая и наносит вред. Владельцы автомобиля отмечают этот звук как сильный стук или металлический звон. Это вибрации в цилиндре, которые не могут остаться незамеченными.

Одна из частых причин детонации — маленький показатель октанового числа. Нужно отметить, что параметр используется только для бензинов. Для остальных видов топливной смеси применяются другие способы оценки качества. Если в бак заливать АИ-92 вместо АИ-95 или АИ-98 — детонации не избежать.

Детонационная стойкость горючего определяет его сорт и возможность применения в моторах с различной конструкцией. На сегодняшний день большинство водителей ориентируются на октановое число при покупке топлива. Если оно достаточно высокое, двигатель не будет детонировать. В результате возможно увеличение срока его эксплуатации.

Почему так важно правильно выбрать бензин? Конструктивные особенности двигателей автомобилей различных марок отличаются. По этой причине топливо сгорает в разных условиях. Производители это предусматривают и рекомендуют использовать топливную смесь с определенными параметрами. Несоблюдение рекомендаций может привести, в том числе к детонации.

Подходящий параметр октанового числа обеспечивает оптимальное сгорание топлива при любых режимах вождения. Сорта бензинов отличаются по стоимости. Но экономия на дешевом бензине несущественная, если учитывать последствия в виде поломок и затраты на ремонт.

Как определить детонационную стойкость?

Октановое число — базовый показатель оценки качества топливной смеси. Параметр определяют путем измерения содержания изооктана и нормального гептана. Эти два компонента выбрали в качестве эталона определения детонационной стойкости.

Ранее показатель исследовался на базе различных составов: толуол, спирт, бензол с бензином. Но результаты испытаний не были достаточно точными, поэтому появилась необходимость создания эталонного топлива. Смесь изооктана и гептана оказалась лучшим решением по многим причинам:

• ✔️ условия сгорания почти такие же, как у товарных бензинов;
• ✔️ состав постоянный;
• ✔️ возможность длительного хранения;
• ✔️ контроль качества.

Так удалось получить топливо с подходящими детонационными показателями. Понятие октанового числа указывает на содержание изооктана в топливной смеси. Показатель вычисляют двумя методами:

• ✔️ Исследовательский — проводят с помощью испытательного стенда в виде одноцилиндрового двигателя с карбюратором. Мотор работает на топливе испытательного образца, а детонацию регистрируют датчиками. Топливную смесь не подогревают, выдерживают частоту вращения до 600 оборотов в минуту. Далее подбирают эталонную смесь на базе состава, который участвовал в исследовании. Процент изооктана в полученном топливе определяет его детонационную стойкость. Например, если 92% изооктана, то октановое число — 92. Метод позволяет определить поведение двигателя при соблюдении постоянного режима работы мотора. Например, как в случае езды на трассе, когда в основном выдерживают единую скорость.
• ✔️ Моторный — подразумевает имитацию жестких условий эксплуатации двигателя. Помимо нагрева смеси, также увеличивают количество оборотов до 900. Способ особо эффективен для определения поведения мотора при движении с переменной скоростью, как в городском цикле.

Процесс испытаний регламентируют ГОСТ 8226-82 и 511-82. Разница вычисляемого октанового показателя между методами составляет около 5–10 единиц. Она возникает из-за различий между условиями испытаний. Несмотря на это, способы рабочие для определения детонационной стойкости топлива.

Почему устойчивость к детонации определяется двумя методами? Оба способа достаточно эффективные, чтобы использовать их по отдельности. Но разнообразие силовых агрегатов слишком большое, как и условия эксплуатации. Поэтому сочетание методов позволяет получать более точные результаты.

Во времена СССР для определения октанового числа некоторых бензинов использовали только моторный метод. Речь об А-76 и А-72. Для других, наоборот, применяли только исследовательский способ, отсюда и буква «И» в маркировке. Например, АИ-92, АИ-95, АИ-98.

Современные высокофорсированные двигатели характеризуются высокой степенью сжатия. Чтобы они нормально функционировали и не детонировали, используют бензин с высоким октановым числом. Его повышают различными присадками, известными как антидетонаторы и октан-корректоры. Добавки улучшают процесс сгорания топлива. Так что на сегодняшний день можно купить даже бензин АИ-100.

Показатели октанового числа не панацея от любых проблем с двигателем. В некоторых случаях они принесут больше вреда, чем пользы. Если конструктивные особенности автомобиля не подразумевают работу на высокооктановом бензине, топливо не успевает сгорать. В таком случае оно продолжает гореть через открытые выпускные клапаны. Последствия подобных явлений — разрушение силового агрегата (в частности, прогорание выпускных седел) и увеличение расхода.

При выборе топлива учитывайте состав фракций. Высокая стабильность к детонации свойственна ароматики. Низкий октановый показатель свойствен парафинам.

Особенности и последствия детонации

Горение топлива в камере сгорания может проходить в нормальном режиме или с определенными нарушениями. Воспламенение взрывного характера посередине такта сжатия называется детонацией. Из-за низкого октанового числа повышается расход топлива, а силовой агрегат теряет в мощности. Двигатель может детонировать по различным причинам, но самая распространенная из них — это топливо с неподходящим октановым числом.

Температура в цилиндрах выше, чем на открытом воздухе, поэтому давление способно нарастать со скоростью звука. В таком случае образуется ударная волна большой силы, которая приводит к появлению нехарактерных стучащих звуков. Стук образуется в момент столкновения резкой волны давления со стенками камеры сгорания. Водитель ни за что не пропустит детонацию, но не всегда придает ей должное значение.

Детонация крайне вредна для любого двигателя. Но она может быть допустимой и недопустимой. Если мотор детонирует на малых оборотах и недолгое время, детонация может пройти незаметно. Подобное происходит обычно в маломощных силовых агрегатах небольшого объема. 

Недопустимая детонация характерна для форсированных двигателей в момент нагрузки на высоких оборотах. Такие ситуации могут оказаться губительными для деталей. Достаточно и несколько секунд работы, чтобы нарушить работу узла или и вывести его из строя.

В некоторых случаях двигатель продолжает работу даже после выключения зажигания. При этом мотор то понижает обороты, то повышает их. Явление сопровождается металлическим звуком и напоминает детонацию. Что это и стоит ли переживать? Бензин воспламеняется при глушении мотора из-за сильного сжатия, как и в случае дизельных двигателей. Феномен известен как дизелинг и не сопровождается детонацией.

Свойства бензинов, обуславливающие возникновение детонации

Бензин характеризуется фракционным составом, испаряемостью, давлением насыщенных паров, а также содержанием различных соединений. Фракции влияют на испаряемость топлива, процесс горения и экономичность силового агрегата.

Высокое давление паров повышает испаряемость топлива. Бензины для лета характеризуются низким давлением паров. Обеспечение необходимого уровня давления достигается за счет добавления бутана. Улучшение пусковых свойств товарного топлива осуществляют добавлением алкилата, изомеризата и других легких компонентов.

Бензин должен содержать только ограниченное количество серы, ароматики и бензола. Сера вызывает сильную коррозию, поэтому ее уровень в топливе постоянно контролируют. Ароматические соединения используют для улучшения показателей октанового числа. Но, несмотря на повышение сортности смеси ароматикой, превышать допустимый уровень нельзя даже для улучшения детонационной стойкости.

При перевозке и хранении топливной смеси может произойти полимеризация и окисление. Вследствие этих процессов повышается склонность к образованию нагара на деталях. Окисление снижает октановое число. Алкены, прямогонный бензин, изомеризаты и алкилаты отличаются высокой стабильностью и не окисляются.

Способы предотвращения детонации

Главное условие, которое нужно соблюдать для предотвращения детонирования это использование топлива с адекватным октановым числом. Ориентируйтесь на рекомендации производителя авто, когда выбираете, каким бензином заправиться. Заезжайте только на АЗС, которым вы можете доверять. На некоторых недобросовестных заправках бензин разбавляют водой, а после улучшают его показатели вредными добавками.

Методы профилактики детонации тесно связаны с причинами этого неприятного для двигателя явления:

• ✔️ Низкое качество бензинов. Это самая частая причина и самая простая в устранении. Производитель рассчитывает степень сжатия для топливной смеси с определенными характеристиками. Отклонение от нормы приведет к детонации на холостом ходу или при разгоне. Решением станет заправка качественным бензином. 
• ✔️ Зажигание выставлено неправильно. В некоторых случаях, когда автолюбители стремятся изменить угол зажигания, это приводит к нарушениям в работе двигателя. Чтобы исключить детонацию по этой причине, нужно доверять манипуляции с авто только проверенным автосервисам. 
• ✔️ Свечи зажигания не подходят или неисправны. Чтобы предотвратить такую проблему, нужно следовать рекомендациям производителя при замене свечей.
• ✔️ Нагар на стенках цилиндров. В таком случае детонация происходит в течение 20 секунд при выключенном зажигании. Профилактикой нагара может стать добавление специального средства для очистки топливной системы в самом бензине или периодический запуск силового агрегата на максимальных оборотах для самостоятельной очистки.   
• ✔️ Перегрев мотора. Двигатель может детонировать, когда перегревается. Как это исправить? Проверьте уровень антифриза и долейте при необходимости, оцените рабочие параметры термостата и вентилятора. Если не помогло, возможно, нужна промывка радиатора.

Но чаще всего причиной детонации двигателя становится низкое октановое число топливной смеси. Учитывая последствия плохого качества бензина, топливо нужно выбирать с особой осторожностью. Механическое повреждение деталей и перегрев изнашивают двигатель за очень короткий срок. Обычно страдают перегородки между поршневыми кольцами, сам поршень, клапаны, прокладки головки блоков цилиндров. В некоторых случаях детонация может негативно повлиять на шатунные вкладыши, поршневые пальцы и свечи зажигания.

Составьте для себя рейтинг надежных заправок, которые находятся ближе к вашим привычным маршрутам. Можете воспользоваться рекомендациями на нашем сайте. Оценить детонационную стойкость автомобильных бензинов на глаз сложно, поэтому лучше довериться профессиональным рекомендациям. Помните, что иногда лучше сделать круг и поехать на проверенную АЗС, чем заправляться по пути в сомнительных местах. Удачи на дорогах!