Anoonakh ›
Blog ›
Октановое число, степень сжатия и мифы о АИ-92 в LS

Куда ж нам без мемчиков
Многие считают, что все американские машины ездят на 92-ом бензине. Это справедливо для старых ведер, но в более-менее свежих совсем все не так.

В 80-х, 90-х годах двигатели у американских машин имели низкую степень сжатия (<10,0:1), поэтому действительно могли ездить на АИ-92. Например, родной ДВС Тахи’97 (L31) имеет степень сжатия 9,4:1 и вполне себе неплохо переваривает 92-ой.

Но основная причина таких верований в том, , что в разных странах используются разные системы расчета октанового числа бензина: в США и Канаде – AKI, в Австралии, Европе и России – RON. При чтении руководства к машинам для американского рынка можно увидеть рекомендации для октанового числа топлива, но эти данные рассчитаны по используемой в США системе (AKI), которая отличается от привычной российским автовладельцам RON.

RON — Research Octane Number

Самая распространенная в мире система определения октанового числа. Определяется путем испытаний в двигателе с изменяемой степенью сжатия и сравнения результатов с аналогичным тестом для изо-октана и н-гептана. Частота вращения двигателя – 600 об/мин.

MON — Motor Octane Number

Другая система определения ОЧ. Производится на аналогичной RON установке, но частота вращения 900 об/мин, топливная смесь подогревается и настройки зажигания изменяемые. Для современных видов топлива MON будет меньше RON на 8-10 пунктов.

AKI – Anti-Knock Index

Применяется в основном в США и Канаде. Вычисляется как среднее значение RON и MON. Также обозначается как (R+M)/2, Road Octane Number (RdON), Pump Octane Number (PON).

Zoomсоотношение маркировок бензина по разным методикам расчета

Октановое число, необходимое конкретному ДВС зависит от его степени сжатия. Чем выше СЖ, тем более высокооктановый бензин необходим для корректной работы ДВС.

Несоблюдение этого соответствия приводит к детонации в цилиндрах. Детонация — это неконтролируемые взрывы топливной смеси вместо ее полноценного горения.

Помимо неполного сгорания в результате детонации наносится вред конструкции ДВС: прогорают поршни, разрушается целостность элементов поршневой группы.

Связь степени сжатия и бензина по RON такова:
1. СЖ >11 — АИ-98 и выше.
2. СЖ 10,5-11 — АИ-95-АИ-98 (АИ-92 как бы можно заливать в критическом случае, что доехать до заправки)
3. СЖ 10-10,5 — АИ-95 (можно ездить на АИ-92, на 95 будет ехать бодрее, с меньшим расходом и износом поршневой).
4. СЖ <10 — АИ-92 (кроме турбо).

Экзотические АИ-102 и АИ-109 — от 14 и от 16 соответственно.
Для турбодвигателей минимум АИ-95 и выше.

Степени сжатия LS gen III и IV

В подготовке статьи были использованы материалы Википедии

Октановое число — детонационная стойкость

Преждевременное сгорание бензина сопровождается характерным стуком, вызванным детонационными волнами внутри цилиндра. Подобный эффект обусловлен низким сопротивлением жидкого горючего к самовоспламенению в момент компрессии. Детонационная стойкость характеризуется октановым числом, а в качестве эталона выбрана смесь из н-гептана и изооктана. Товарные марки бензина имеют показатель ОЧ в районе 70–98, что соответствует процентному содержанию изооктана в смеси. Для повышения этого параметра в смесь вводят специальные октан-корректирующие присадки — сложные эфиры, спирты и реже этилаты тяжёлых металлов. Существует взаимосвязь между степенью сжатия и маркой бензина:

  • В случае СЖ меньше 10 используют АИ-92.
  • При СЖ 10–12 необходим АИ-95.
  • Если СЖ равен 12–14 — АИ-98.
  • При СЖ равном 14 понадобится АИ-98.

Для стандартного карбюраторного двигателя СЖ равен приблизительно 11,1. В таком случае оптимальный показатель ОЧ равен 95. Однако в некоторых гоночных типах авто используются метанол. СЖ в подобном примере достигает 15, а ОЧ варьируется от 109 до 140.

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:

Сжатие Бензин
До 10 92
10.5-12 95
От 12 98

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.

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.

Очень часто начинающие водители задаются вопросом, какой бензин лучше заливать в автомобиль. На данный момент существует несколько разновидностей топлива, с разным октановым числом. Какой именно тип лучше использовать, чтобы не «приговорить» мотор? Что такое октановое число и степень сжатия двигателя? Попробуем разобраться в нашей сегодняшней статье.

Про степень сжатия

Итак, сперва разберемся с данным определением. Степень сжатия – это геометрическая безразмерная величина, которая вычисляется по следующему принципу. Полный объем цилиндра делится на объем камеры сгорания. В результате и получается степень сжатия. На двигателях старых ВАЗов данная величина составляла около 8 единиц. А моторы старых ЗИЛов и ГАЗонов имели степень сжатия, равную 6. Сейчас же картина изменилась. Современные иномарки имеют данные показатели в 12 и более единиц. Наиболее технологичным сейчас является мотор «СкайАктив» от компании «Мазда». Его степень сжатия увеличили до 14 единиц.

Что определяет данное число? Чем оно выше, тем больше вероятность, что смесь внутри камеры самовоспламенится от большого давления. Также отметим, что степень сжатия определяет мощность и расход топлива. Соответственно, чем выше данное число, тем мощнее и экономичнее мотор, и наоборот (двигатели ЗИЛов как раз являются прямым подтверждением). И чтобы топливо могло противостоять самовоспламенению, оно должно обладать определенными характеристиками. Отсюда и пошло понятие «октановое число». Об этом расскажем далее.

Октановое число – что это?

Данная характеристика определяет детонационную стойкость топлива. То есть октановое число – это величина способности бензина противостоять самовозгоранию при сжатии. Другими словами, чем выше ОЧ, тем меньше вероятность, что топливо воспламенится от давления. На сегодняшний момент можно приобрести бензин с разным ОЧ. Обычно это топливо А-92 и А-95. Однако, существует еще 98-й и «сотый» бензин, но встречаются они гораздо реже. Есть и спортивные двигателя со степенью сжатия в 16 единиц. Для них требуется наличие бензина с октановым числом не ниже 102.

Как видите, степень сжатия и октановое число – очень важные параметры. Стоит отметить, что при производстве бензина в ходе гидрокрекинга, его ОЧ не будет превышать отметки в 85 единиц. Но как тогда на АЗС продается топливо с гораздо большим ОЧ? Все просто – перед продажей в топливо добавляются присадки. Именно они доводят бензин до нужного октанового числа. В качестве присадок используются спирты и эфиры.

Также существует разграничение между атмосферными и турбированными двигателями. В последнем случае при любых обстоятельствах должен применяться бензин с ОЧ не ниже 95.

Можно ли заливать топливо с более низким ОЧ?

Продолжаем изучать зависимость октанового числа от степени сжатия. Возьмем такой пример. У нас имеется автомобиль, в который завод-производитель рекомендует заливать 95-й бензин. Что будет, если использовать топливо А-92? В таком случае возникает большая вероятность детонации. Что это такое? Это процесс взрывного воспламенения топлива в камере сгорания двигателя. при детонации, пламя может распространяться со скоростью до 2 тысяч м/с (норма – не более 45). Ударная волна негативно влияет на все части двигателя, с которыми она соприкасается. Это головка блока цилиндров, впускные и выпускные клапана, а также кривошипно-шатунный механизм.

Смесь при детонации воспламеняется задолго до того момента, как поршень дошел до верхней мертвой точки. Ввиду этого, поршень испытывает колоссальные нагрузки. Также отметим, что смесь будет возгораться не от свечи, а от давления, как на дизельном моторе. При такой работе ресурс двигателя сокращается в десятки раз. Поэтому так важно знать, какой у автомобиля степень сжатия, и октановое число бензина, что рекомендует использовать производитель.

На современных двигателях есть датчики детонации. Они в случае использования низкооктанового топлива корректируют угол зажигания. Таким образом, риск детонации снижается в несколько раз. Однако намеренно использовать 92-й бензин там, где прописан 95-й, не рекомендуется.

Возможна ли экономия?

Рассматривая степень сжатия и октановое число, стоит отметить тот факт, что при использовании топлива с более высоким ОЧ, расход двигателя немного снижается. Но добиться существенной экономии все же не получится – говорят водители. Разница лишь в пределах погрешности – не более четырех процентов. При этом стоит понимать, что цена высокооктанового бензина всегда выше, а потому экономия сводится на нет.

Теперь мы знаем, что такое степень сжатия и октановое число бензина. Как видите, эти два понятия тесно взаимосвязаны. Зная степень сжатия силового агрегата, можно точно знать, какое топливо ему показано производителем.

Октановое число

АИ-92 и АИ-95 — эти два вида бензинового топлива чаще других можно встретить на заправках. Октановое число — характеристика топлива, отражающая его устойчивость к самовоспламенению при сжатии. Чем выше число, тем устойчивее смесь, тем дольше может сопротивляться самовосплеменению при сжатии. Чтобы довести октановое число бензина до нужного значения, в него добавляют специальные присадки — это спирты, эфиры и антидетонационные присадки. Многие из них (например, МТБЭ) испаряются легче, чем бензин, что приводит к интересному эффекту у машин с негерметичным бензобаком — по мере расходования топлива и испарения присадки октановое число бензина, оставшегося в баке, уменьшается на несколько единиц.

Максимальное октановое число бензина без присадок 100, это чистый изооктан. Изменяя доли изооктана и h-гептана качество бензина не меняется, только его устойчивость к детонации. Так же широко используется для большего повышения устойчивости к детонации — тетраэтилсвинец. Зачастую он используется только для повышения октанового числа выше 100, так как при сгорании свинец уходит с выхлопными газами в атмосферу, что может привести к отравлению людей, животных или растений. Бенизин который содержит тетраэтилсвинец на автозаправочных станциях помечен, как «этилированный» или содержащий этил. Обычно хитрые маркетологи преподносят его как спиртосодержащий, и полезный для экологии, добавляя приставку экобензин и так далее, стоит он дешевле своих аналогов без присадок, но наносит вред окружающей природе.

Детонация

Это сложный физический процесс, рассмотрим его со стороны именно двигателя внутреннего сгорания.

Во время работы современного четырёхтактного двигателя, на втором такте происходит сжимание воздушно-топливной смеси, в этот момент топливо с октановым числом ниже, чем рекомендовано производителем, детонирует до того момента, как оно должно было воспламениться от свечи. Если сказать коротко, детонация — несвоевременное воспламенение бензина в камере сгорания.
При этом фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

Во время детонации отчетливо слышен стук в двигателе, на слух, воспринимаемый как характерный металлический звон. Он создаётся волнами давления, возникающими при быстром сгорании смеси и отражающимися от стенок цилиндра и поршня. При этом снижается мощность двигателя и ускоряется его износ, а при возникновении детонационных волн двигатель может быть повреждён или разрушен.

В конструкции двигателя современного автомобиля, предусмотрен датчик детонации, который передает информацию на бортовой компьютер. Последний в свою очередь регулирует насыщенность смеси, момент зажигания и т.д. предотвращая дальнейшую детонацию.

Степень сжатия

Рассматривая ДВС степень сжатия это — отношение полного объема цилиндра (надпоршневого пространства цилиндра двигателя при положении поршня в нижней мёртвой точке) к объёму камеры сгорания (надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке).


В современных двигателях, на серийных автомобилях, степень сжатия от 8 до 14.
Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в целом повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя как тепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.

Список соответствия степени сжатия к маркам топлива:

Степень сжатия от 8 до 10 — АИ — 92;
Степень сжатия от 10 до 12 — АИ — 95;
Степень сжатия от 12 до 14 — АИ — 98;
Степень сжатия от 14 до 16 — АИ — 100;
Степень сжатия от 16 до 18 — АИ — 103;
Степень сжатия от 18 и выше- АИ — 106-109.

Какой бензин заливать

Разобравшись с марками бензина, можно ответить на вопрос, какой бензин заливать? Это кстати за нас сделали производители автомобилей. На люке бензобака или в инструкции по эксплуатации указана лучшая марка бензина. Если указано что лить не ниже АИ-95 , то можно заливать 95-ой и 98-ой.

Что будет если залить топливо с более низким октановым числом?
Если заливать в двигатель топливо с более низким октановым числом — будет происходить детонация, но буквально пару циклов, после сработает датчик детонации. На старых карбюраторных двигателях, мотор будет просто «звенеть». Крайне не желательно постоянно ездить низкооктановом бензине, но если вам случайно перепутали пистолет, или поблизости не продают бензин с нужным октановым числом, на некоторое время можно заменить бензин. СЕЙЧАС, современные агрегаты можно назвать «цифровыми», у них подача топлива, зажигание может изменяться автоматически, в зависимости от топлива которое в него залито. Контролируется это посредством нескольких датчиков (детонации, кислорода – он же «лямбда-зонд» и т.д.) и уже ЭБУ решает что делать. Таким образом, смесь либо «обедняется», либо «обогащается» и мотор работает всегда как нужно, но развивает меньшую мощность, увеличивая при этом расход топлива.

Датчик детонации

Он устанавливается на современных двигателях, сводит практически к нулю негативный эффект от несоответствия марки бензина к рекомендуемой производителем. После поступления сигнала на «мозги» автомобиля, происходит калибровка впрыска, насыщенности смеси и других характеристик, что прекращает детонацию, но влияет на мощность и расход топлива. Смесь приходит обедненная и воспламеняется раньше, чем при нормальной работе.

Что будет если залить топливо с более высоким октановым числом?

Если заливать в двигатель топливо с более высоким октановым числом — ощутимо ничего не изменится, двигатель не приспособлен к большему сжатию, поэтому смесь будет воспламеняться, не достигнув пика своего сжатия. Это может немного увеличить мощность двигателя, на 2-3%.

Можно уверенно заливать более дорогой, высокооктановый бензин, это никак негативно не повлияет на двигатель.
На старых же карбюраторных двигателях, где нет электронных мозгов, изменяющих угол опережения зажигания, может прогореть прокладка головки блока цилиндра, или клапана.

Рубрики: Мотоспорт

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *