Одним з основних показників якості автомобільних бензинів є їх детонаційна стійкість. від якої найбільшою мірою залежать надійність, підвищення потужності, економічність ітривалість експлуатації двигуна автомобіля.
Розробка методів оцінки антидетонаційних властивостей бензинів почалася в 1918-1919 рр. майже одночасно з вивченням явища детонації в двигунах, коли Г. Рікардо створив двигун спеременной ступенем стиснення і запропонував оцінювати паливо значенням ступеня стиснення, при якому двигун розвиває максимальну потужність. Цей показник був названий найвищою корисної степеньюсжатія.
Подальші дослідження показали неспроможність методу, так як значення найвищої корисної ступеня стиснення не тільки не залишалося постійним при переході на інший двигун, але ізменялосьдаже при роботі на одному і тому ж двигуні в залежності від умов навколишнього середовища.
Введення порівняльної оцінки антидетонаційних властивостей бензину дало можливість оцінювати ці якості за допомогою деякої умовної одиниці, а також контролювати антідетонаціонниекачества палива на спеціальних одноциліндрових моторних установках, що істотно спростило випробування. Порівняльні випробування проводили на різноманітних установках (двигунах) і при різних режимах роботи. В якості еталонних палив застосовували бензол, толуол, спирт, які змішували з будь-яким легко-детонирующим бензином.
Однак такі еталони не дозволяли отримувати задовільні результати, так як умови роботи двигуна на бензолі, толуолі і спирті значно відрізняються від умов роботи на товарних бензинах. Крім того, при використанні в якості легко-детонуючого еталона промислового бензину неможливо повсюдно забезпечити суворе сталість його антидетонаційних якостей. Накопичений досвід показав, що відносне розташування паливо по Антидетонаційна властивостями не є постійним, а залежить в значній мірі від режиму роботи випробувальної установки, метод порівняння палива з еталоном, складу порівнюваних видів палива і т. Д.
У зв'язку з цим виникла необхідність встановити єдину одиницю виміру, що оцінює антидетонаційні якості палив, а також розробити єдині умови випробування.
В якості еталонного палива стали застосовувати хімічно чисті вуглеводні - сильно детонує нормальний гептан і слабо детонує ізооктан (2,2,4-триметилпентан) і їх суміші, що задовольняють основним вимогам до еталонного палива:
- постійний склад і можливість отримання ідентичного якості;
- тривалий термін зберігання;
- антидетонаційні властивості, що охоплюють весь діапазон бензинів;
- близькість умов згоряння в двигуні до умов згоряння товарних бензинів.
Октанове число хімічно чистого нормального гептану прийнято за 0, а октанове число хіміческічістого изооктана - за 100. Складаючи суміші изооктана з нормальним гептаном в об'ємних відсотках, можна отримати еталонні суміші з детонаційної стійкістю від 0 до 100 одиниць.
Через труднощі підбору еталонного палива, ідентичного випробуваному, обмежилися підбором двох еталонних сумішей з таким розрахунком, щоб випробувані паливо за своєю детонаційної стійкості лежало між ними. За умови, що детонаційна стійкість підібраних сумішей близька, еквівалентна суміш може бути знайдена розрахунком, виходячи з пропорційності між зміною октановогочісла еталонів і показаннями приладу, що реєструє детонацію.
Застосування такої методики викликало необхідність вимірювання інтенсивності детонації. Основна вимога, пред'явлене до способу оцінки інтенсивності детонації при порівнянні палив, полягає в простоті вимірювання і отримання відліку безпосередньо під час випробувань. Як відомо, робота двигуна з детонацією супроводжується появою стукоту, а також різким підвищенням тиску в кінці згоряння. Саме ці явища були використані для вимірювання інтенсивності детонації.
Детонаційну стійкість автомобільних бензинів визначають на одноциліндрових установках УІТ-85 (УІТ-65) вітчизняного виробництва і установках фірми «Вокеша» (США).
Що з'явилися останнім часом в Росії різні «Октанометр» вітчизняного і зарубіжного виробництва, що працюють на принципах вимірювання діелектричної проникності, углеводородногосостава і ін. Не мають нічого спільного з моторними установками, на яких визначають октанові числа бензинів.
У технологічних процесах на нафтопереробних заводах доцільно використовувати різні індикатори непрямої оцінки детонаційної стійкості компонентів, але визначення октанових чисел товарних бензинів слід визначати тільки на моторних установках. Тривалий час показником детонаційної стійкості автомобільних бензинів було октанове число, яке визначається по моторному методу. Однак на практиці було встановлено, що октанове число за моторним методом корелює з детонаційними вимогами повнорозмірних двигунів при роботі на максимальних потужностях і напруженому тепловому режимі і недостатньо повно відображає всю характеристику детонаційної стійкості авто-бензинів в умовах експлуатації. У зв'язку з цим був розроблений дослідний метод визначення октанових чисел, який характеризує детонаційну стійкість автомобільних бензинів в умовах роботи двигуна на частковому навантаженні і меншою теплової напруженості (рух по місту).
Різниця між октановими числами по дослідницькому методу і моторному методу одного і того ж бензину називається чутливістю. Чим менше чутливість, тим краще антидетонаційні властивості бензину. Наприклад, один бензин АІ-95 має октанове число за дослідним методом (і. М.) 95 од. а по моторному методу (м. м.) - 86 од. а другий бензин - 95,6 од. з футболу. м. і 85 од. по м. м. Чутливість в першому випадку менше і, отже, антидетонаційні властивості його краще.
Навіть якщо бензин має відповідні стандарту або технічним умовам значення октанових чисел по моторному і дослідницьким методам, є ймовірність того, що антидетонаційна характеристика бензину не в повній мірі відповідає вимогам двигуна. Відповідність якості бензину і вимог двигуна оцінюється зіставленням фактичних октановим чисел при стендових випробуваннях двигуна на сталих режимах і дорожніх октановим чисел на режимах розгону автомобіля до вимог двигунів до октановим числах на цих режимах.
Методи оцінки цих показників відповідності регламентовані стандартом і введені в комплекс методів кваліфікаційної оценкі.Повишеніе детонаційної стійкості бензину також зменшує ймовірність самовільного займання робочої суміші. Джерелами займання можуть служити перегріті випускні клапани, свічки, кромки прокладок, тліючі частки нагару і т. П. Це явище, що порушує нормальний процес згоряння, отримало назву калильного запалювання. Найбільш небезпечно передчасне займання (до моменту подачі іскри), так як воно призводить до зниження потужності, погіршення економічності, підвищення ризику виникнення детонації.
Імовірність виникнення передчасного займання залежить від схильності палива до утворення нагару в камері згоряння двигуна і властивостей утворюється нагару. При згорянні бензинів, що містять металоорганічні антидетонатори і велика кількість ароматичних вуглеводнів, ймовірність появи гартівного запалення і передчасного займання дуже висока.Некоторие автолюбителі для підвищення октанового числа бензину додають в нього нафталін. Дійсно, є зарубіжні патенти, в яких описано використання у впускний системі двигуна «патронів» з нафталіном для боротьби з детонацією при розгонах і на високих швидкостях руху автомобіля.
Пригнічувати детонацію в двигуні можна за допомогою впорскування води. Подача води в двигун як спосіб запобігання виникненню детонації є одним з найбільш відомих і доступнихнаправленій. Механізм дії води на процеси сумішоутворення і робочий процес двигуна досить відомий і вивчений. Він пов'язаний насамперед з охолодженням заряду робочої суміші і деталей циліндровий-поршневої групи, і таким чином вода знижує вимоги двигуна до октанового числа застосовуваного бензину. Вода не бере безпосередньої участі в процесі згоряння, але вона має високу теплоту випаровування 530 ккал / кг, а бензин - 80 ккал / кг, і її пари, володіючи великою теплоємністю, справляють істотний вплив на швидкість згоряння робочої суміші, температуру і тиск робочого циклу.