Numărul octanic

Dezambiguizare - „Ottani” se referă aici. Dacă căutați alte semnificații, consultați Ottani (dezambiguizare) .

Numărul octanic este un indice al rezistenței la detonare (sau caracteristică anti-lovire ) a benzinei sau a altor combustibili . ^{[1] [2]} În special, un număr octanic mai mare indică o putere mai bună anti-lovire. ^[3]

Motorul cu ardere internă

Motor cu cheie octanică vizibilă în partea stângă sus (95 octanici)

În motorul cu aprindere pozitivă cu injecție indirectă sau carburator alimentat, pistonul atrage un amestec de combustibil și aer de ardere în cilindru în cursa inițială spre centrul mort inferior , în timp ce îl comprimă revenind în centrul mort superior (coroana cilindrului). Chiar înainte de finalizarea fazei de compresie , bujia aprinde amestecul provocând o ardere regulată care respinge pistonul, repornind ciclul . Cu toate acestea, nu toate benzinele ard în aceeași măsură.

Parametrii care determină aprinderea unui combustibil sunt temperatura și presiunea . Într-un motor cu ardere internă cu aprindere pozitivă (cum ar fi un motor pe benzină), doriți ca combustibilul să se aprindă atunci când se aprinde bujia, nici înainte, nici după.

În cazul în care combustibilul este prea detonant, acesta se aprinde spontan, dând naștere fenomenului cunoscut colocvial ca „ bătaie în cap ”, care prin provocarea difuziei de forțe neregulate în interiorul motorului provoacă daune (de exemplu, puncții ale pistoanelor, ale capetelor și deteriorarea scaunelor supapei).

Unele motoare pot tolera benzina cu numere octanice diferite, fie printr-o reglare a cheii, fie prin setarea parametrilor unității de control (reducerea avansului de aprindere) ^[4] sau, în unele cazuri, prin intermediul autoreglării ^[5] .

Măsurare

Reprezentarea tridimensională a unei molecule de n-heptan, utilizată ca referință pentru măsurarea numărului octanic (numărul octanic: 0).

Scara valorilor variază de la 0 la peste 100; prin convenție, un număr octanic egal cu 0 ^{[1] [2] [3]} este atribuit n-heptanului și izooctanului (2,2,4-trimetilpentan) un număr octanic egal cu 100. ^{[1] [2] [3 ]} În schimb, valorile intermediare sunt comparate cu amestecurile acestor doi compuși, de exemplu un număr octanic egal cu 90 este echivalent cu capacitatea anti-lovire a unui amestec de n-heptan la 10% în volum și izooctan la 90% după volum. ^[3]

Numărul octanic este măsurat într-un motor monocilindru în 4 timpi cu raport de compresie variabil (CFR), prin compararea benzinei de analizat, cu cea a amestecurilor cu compoziție variabilă de n- heptan - care are un număr octanic 0 - și izooctan (2,2,4-trimetilpentan) - care are un număr octanic de 100 - până când se găsește un amestec care provoacă același tip de aprindere. În special, motorul este alimentat mai întâi cu benzina care urmează să fie analizată și în timpul funcționării sale raportul de compresie este crescut până când provoacă lovirea prin detectarea intensității aceluiași prin traductoare de presiune montate în interiorul camerei de ardere. Odată ce s-a găsit raportul de compresie critic, motorul este alimentat cu un amestec pur de izoctan, menținând același raport de compresie critic și crescând procentul de n-heptan până când este detectată detonarea cu noul combustibil și, prin urmare, o concentrație critică a celor două componente. Procentul de izootan în acest amestec definește valoarea în RON a benzinei.

O benzină cu 95 octanici are aceeași rezistență la detonare ca un amestec 95: 5 de izooctan și n-heptan.

Diferitele teste

Testele pentru determinarea numărului octanic sunt diferite, precum și diferitele abrevieri:

• RON ( Numărul octanului de cercetare ); ^[6]
  este testul pentru a testa puterea antiblocare a unui combustibil cu motorul "rece", cu metoda descrisă mai sus.

Testul este guvernat de EN ISO 5164, standardul stabilește metoda de evaluare a combustibililor destinați utilizării la motoarele cu aprindere pozitivă pe o scară arbitrară a numerelor octanice utilizând un motor cu un singur cilindru, în patru timpi, raport de compresie variabil, echipat cu un carburator care funcționează la turație constantă (motor CFR).
Standardul prevede o turație de rotație a motorului de 600 rpm (+/- 6 rpm), atunci când motorul funcționează în combustie, variația maximă trebuie să fie de 6 rpm. Viteza cu motor cu ardere nu trebuie să fie mai mare de 3 rpm comparativ cu un motor fără combustie.
Valoarea declarată în lei trebuie să fie egală cu cea măsurată (RONm) minus 0,2

• MON ( Motor Octane Number ); ^[6]
  este un test mai sever, în care motorul de testare este același cu sistemul RON, dar este testat sub sarcină, motorul având o rpm mai mare, în plus, avansul de aprindere este mai mare decât metoda RON , pentru a testa anti-lovirea putere.

Testul este guvernat de standardul EN ISO 5163, standardul stabilește metoda de evaluare a combustibililor destinați utilizării la motoarele cu aprindere pozitivă pe o scară arbitrară a numerelor octanice utilizând un motor cu un singur cilindru, în patru timpi, raport de compresie variabil, echipat cu un carburator care funcționează la turație constantă (motor CFR).
Standardul prevede o turație de rotație a motorului de 900 rpm (+/- 9 rpm), atunci când motorul funcționează în combustie, variația maximă trebuie să fie de 9 rpm. Viteza cu motor cu ardere nu trebuie să fie mai mare de 3 rpm comparativ cu un motor fără combustie.
Valoarea MON declarată trebuie să fie egală cu cea măsurată (MONm) minus 0,2

• AKI ( Anti-Knock Index ) / RdON ( Road Octane Number ) / PON ( Pump Octane Number ) sau (RM) / 2 ;
  este media valorilor măsurate în testele RON și MON

În realitate, motoarele de astăzi sunt capabile să obțină performanțe anti-lovire superioare testelor RON și MON, deoarece este posibil să se obțină o răcire mai mare a combustibilului decât testele de laborator efectuate pe combustibili. Mai mult, cererea octanică a unui motor variază în funcție de sarcină, numărul de rotații și avansul de aprindere la care motorul furnizează putere.

Exemple

Etanolul are următoarele valori: RON = 129, MON = 102, AKI = 116

Tabel cu valorile AKI ale diferiților combustibili

Benzina în mod normal pe piață pentru mașini are un număr octanic de aproximativ 95 (metoda de cercetare) și 85 (metoda motorului). ^{[10] [11]} Mai precis, benzina „normală” pentru mașini (care nu mai este pe piața din Italia) are un număr octanic de aproximativ 84 - 86, în timp ce benzina „super” (care nu mai este pe piața din Europa) are un număr octanic mai mare, egal cu aproximativ 98 - 100 (apoi redus la 97). ^{[1] [11]} În prezent, mai multe companii petroliere oferă și combustibili cu numărul octanic 98-101. Cu cât este mai mare numărul octanic, cu atât este mai mare puterea anti-amortizare a combustibilului. Acest lucru înseamnă că există un risc mai mic de declanșare datorită compresiei simple cauzate de piston și, prin urmare, cu atât este mai mare raportul de compresie care poate fi adoptat fără a avea loc detonarea.

Determinarea numărului optim de octan

Numărul octanic afectează viteza de ardere și controlul combustiei , dar nu numai această valoare afectează debutul detonării: mai precis această valoare trebuie să fie legată de alți parametri, precum temperatura aerului, umiditatea , altitudinea, capacitatea motorului pentru a controla temperatura ( sistemul de răcire ) și sincronizarea aprinderii. La motoarele moderne, sistemul de gestionare a motorului este capabil să compenseze aproape toate aceste variabile acționând asupra momentului de aprindere ^[12] .

În principiu, acesta poate fi rezumat cu câteva relații simple, cum ar fi octanul și randamentul volumetric al motorului; acest randament este influențat mai mult de altitudine și, prin urmare, de densitatea aerului, unde o înălțime mai mare duce la o reducere a randamentului volumetric și, în consecință, cererea de combustibili anti-lovire este redusă pe măsură ce presiunea din interiorul motorului este redusă.

Numărul octanic este, de asemenea, legat de raportul de compresie : cu cât este mai mare raportul de compresie, cu atât este mai mare nevoia de combustibili cu octanie mare.

Numărul octanic nu este legat de putere , cu excepția cazului în care energia termică dezvoltată nu crește: aceasta duce la încălzirea localizată a motorului și, în consecință, crește nevoia de combustibil cu octanie mare.

Creșterea numărului octanic

În general vorbind, numărul octanic crește pe măsură ce liniaritatea atomilor de carbon din structura moleculei scade și ramurile cresc. ^{[1] [6]}

Pentru a obține benzină cu un număr octanic ridicat, benzinele de cracare și reformare (cu un număr octanic mai mare) ^[1] sunt amestecate cu benzina primei distilări și se adaugă produse anti-lovire (în engleză „octane boosters” ). ^[13]

Substanțe anti-lovire

Formula structurală a MTBE , utilizată pe scară largă ca anti-knock.

Numeroase substanțe pot fi utilizate pentru a crește numărul octanic al unei benzine obținute prin distilarea fracționată a petrolului . Acestea includ plumb tetraetil ^[1] (care nu mai este utilizat ca agent cancerigen și, de asemenea, „otrăvește” convertorul catalitic, care a devenit obligatoriu în urma reglementărilor privind controlul poluării, prin dezactivarea completă a acestuia), benzen , toluen (numărul de octan mai mare sau egal cu până la 100), MTBE (metil-t-butileter, număr octanic egal cu 118), ^[14] ETBE , metanol și etanol .

Pentru motoarele alimentate cu alcool ( metanol sau etanol ), apa este cel mai frecvent aditiv anti-lovire.

Notă

Bibliografie

• ( EN ) Klaus Weissermel, Hans-Jürgen Arpe, Charlet R. Lindley, Chimie organică industrială , ediția a IV-a, Wiley-VCH, 2003, p. 72, ISBN 3-527-30578-5 .

Elemente conexe

• Octan
• Numărul cetanic
• Gaz
• Petrol
• Reformarea catalitică
• Valoare calorica
• Anti-ciocănire

linkuri externe

• ( EN ) Octane number / Octane number (altă versiune) , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portal de inginerie	Portal de metrologie
Portal de știință și tehnologie	Portalul de transport