Приборы (октанометры) для измерения октанового числа бензина

По данным Всероссийского общества прав потребителей, до 40 % продаваемого в стране топлива в настоящее время фальсифицировано.

Что значит октановое число?

Все это выражение очень часто употребляют, но не все знают, что оно означает. Октановое число не имеет ничего общего с молекулой октана C8H18. В рамках рассматриваемых вопросов октановое число топлива является критерием его сопротивления детонации, определяемым при лабораторных испытаниях – ВСЕ, НИЧЕГО БОЛЬШЕ.
Октановое число это только показатель, характеризующий детонационную стойкость топлива в двигателе. Давным-давно, когда двигатели внутреннего сгорания только стали набирать популярность, производители обнаружили проблему детонации. Поэтому они решили создать специальный тест, позволяющий определить использование какого именно бензина приводит к этому неприятному эффекту.
Производители делали моторы с разной степенью сжатия и им было необходимо определится с ее пороговой величиной, соответствующей началу детонации. Поэтому были разработаны правила поведения тестов, которые используются и по сей день.
Для сравнения испытываемого топлива со стандартными смесями используют установку УИТ-65 или УИТ-85 (в России) представляющую собой одноцилиндровый двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия.
Для проведения тестов было решено использовать два вида углеводородов: изооктан (очень хорошие антидетонационные свойства) и гептан (наоборот, такими качествами не обладает). Антидетонационные свойства изооктана оценили значением 100, гептану приписали О (ноль).
Двигатель тестируют при 600 об/мин на определенном топливе и постепенно, до возникновения детонации, повышают степень сжатия. Затем, в тот же день, при той же степени сжатия, на том же двигателе проводятся тесты с использованием в качестве топлива смеси изооктана и гептана. При этом ищется такая пропорция смеси, которая будет обладать тем же порогом возникновения детонации, что и исследуемый бензин. Так вот, если смесь с содержанием 80% изооктана и 20% гептана показала точно такой же результат, как и бензин – значит это бензин с октановым числом 80. А если смесь 98% к 2%, так это будет 98 бензин. Данный метод называется Research Octane Number (RON), Эта классификация используется во многих странах, включая Россию.
Америкосы, как всегда, пошли своим путем и придумали свои правила. Это точно такой же тест, только температура воздуха выше и производится на 900 оборотах. Называется это — Motor Octane Number (MON). Результаты обычно отличаются на 8 -10 чисел в меньшую сторону (условия ближе к реальным). 98 RON будет 88 MON. Американцам и этого недостаточно, они решили у себя использовать для классификации бензина следующею схему — (RON + MON) / 2. Значит сотый (100) бензин для Европы или России будет классифицироваться в Америке как 95 (100 + 90) / 2. Поэтому, если у вас машина из Америки, будьте осторожны.

Октанометр и его принцип работы

Сегодня есть возможность приобрести приборы для экспресс анализа топлива – Октанометр. Конечно это громкое название и не имеющего ничего общего в реальности с измерением октанового числа. Принцип работы Октанметра основан на измерении диэлектрической проницаемости топлива и последующего определения октанового числа по предварительно построенной калибровочной зависимости. Для построения калибровочных зависимостей используются н-гептан и топлива с известным октановым числом, определенным с помощью моторной установки (в России УИТ-65 или УИТ-85)

В основе принципа измерения — сравнение октановых (цетановых) чисел контролируемого образца топлива с аттестованными образцами бензинов или дизельных топлив.

На основании экспериментальных данных можно построить графики зависимости октанового числа от диэлектрической проницаемости для различных видов топлива

Такую зависимость стало возможно построить из-за того, что в настоящее время основной поток бензина получают не путем прямой перегонки, а путем смешивания (компаундирования) большого числа компонентов

.

Компонентный состав бензина зависит, в основном, от его марки, и определяется набором технологических установок на нефтеперерабатывающем заводе.
Базовым компонентом для выработки автомобильных бензинов являются обычно бензины каталитического риформинга или каталитического крекинга. Как видно из выше указанной таблицы диэлектрическая проницаемость увеличивается с 2.075 до 2.3 в зависимости от ОЧ бензина 91-100.

Бензины АИ-95 и АИ-98 обычно (в России) получают с добавлением кислородсодержащих компонентов: метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ) или его смеси с третбутанолом, получившей название фэтерол. Введение МТБЭ в бензин позволяет повысить полноту его сгорания и равномерность распределения детонационной стойкости по фракциям. Максимально допустимая концентрация МТБЭ (в России) в бензинах составляет 15 % из-за его относительно низкой теплоты сгорания и высокой агрессивности по отношению к резинам. Диэлектрическая проницаемость МТБЭ грубо 2.4 (зависит от температуры). Чем больше процент МТБЭ в составе бензина тем выше значения диэлектрической проницаемости (октанового числа) бензина.

Вывод

К недостаткам данного метода измерения можно отнести:

– невозможность идентификации незаявленного бензина;
– сложность оценки влияния внешних воздействий на результат измерения.
Сравнительные модели основаны на факте сравнения модели, полученной в
результате измерения, с эталонной моделью, хранящейся в памяти измерительного прибора. При этом по определенному алгоритму делается вывод о соответствии полученной модели с эталонной.
При проведении работ по созданию калибровочных моделей для определения октановых чисел было выявлено: — невозможно создать универсальную модель определения октановых чисел для бензинов различных процессов (крекинг, риформинг и т. д.) или различных
типов (например, для бензинов марок АИ-92 и АИ-95 приходится создавать разные модели).
Для сравнительной модели приняты следующие ограничения:
– измерительный прибор заранее откалиброван эталонными моделями;
– температура измеряемой среды соответствует заявленному диапазону измерения.
К недостаткам данной модели можно отнести:
– невозможность создания универсальной калибровочной модели;
– необходимость применения алгоритмов для определения класса калибровочной модели;
– для построения калибровочной модели необходим анализ большого объема исходных данных.

Следовательно, для повышения точности измерения наиболее оптимальным
методом является сравнительная модель измерения, позволяющая количественно
оценить, на сколько по сравнению с эталоном в измеряемый образец внесены из-
менения. Однако в условиях априорной неизвестности марки исследуемого топлива данная модель становится менее эффективной и позволяет оценивать полученный результат с большей погрешностью.

Цена прибора и точность измерения

Принцип работы у всех приборов одинаковый. Самым дешевый на рынке является октанметр Российского производства- ОКТИС, цена около 3500 рублей.

Далее следует тестер топлива немецкой фирмы Digatron (600-700 евро), он широко используется в автоспорте, в частности в картинге. Принцип действия заключается в том что имеется две емкости, в одну заливается проверенное топливо а в другую тестируемое, а прибор производит сравнение.

Топлива от различных производителей, как правило, имеют отклонение от типовой калибровочной зависимости "диэлектрическая проницаемость — октановое число". Поэтому возникает необходимость в построении индивидуальных калибровок, где в качестве стандартов принимаются топлива конкретного производителя, октановые числа которых предварительно определяются на моторной установке (в России УИТ-65 или УИТ-85).

ОКТАН-ИМ цена 40 800 рублей, позволяет построить и сохранить в памяти прибора до 10 таких индивидуальных калибровок.

Октанометр ПЭ-7300 М – цена 49 500 рублей. Главное отличие данного прибора от ОКТИС — В комплект поставки входит программное обеспечение, благодаря которому октанометр совместим с персональным компьютером и основное, что значительно улучшает точность измерения поправочные коэффициенты на температуру анализируемой пробы (в программе)

Как бы, если измерения будут производится при одинаковой температуре то и результат будет одинаковый. Диэлектрическая проницаемость изменяется в зависимости от температуры

SHATOX SX-100M цена у производителя 1800 долларов. Основное его отличие от ранее рассмотренных приборов – наличие встроенного датчика температуры и как следствие имеется встроенная коррекция по температуре (а не как у Октанометр ПЭ-7300 программно)

Примеси, это вредные добавки присутствующие в топливе. Статистика показывает, что из всех примесей в бензине практически около 70 % приходится на воду.

Как мы уже рассмотрели, принцип действия большинства современных приборов основан на диэлькометрическом методе контроля, согласно которому октановое число определяется по диэлектрической проницаемости бензина ≈ 2…2,3 (в России с использование МТБЭ).

При этом даже сравнительно небольшое количество воды, имеющей высокую диэлектрическую проницаемость (проницаемость воды ≈ 81), может привести к ошибочным результатам при определении октанового числа. Экспериментально установлено, что добавление в бензин 1 % воды приводит к повышению его диэлектрической проницаемости до уровня ≈ 2,9 и, соответственно, к значительной погрешности измерения октанового числа бензина данным методом. Другими словами это уже не погрешность, а показания полный бред.

Как решить возникшую проблему? Следует отметить, что автомобильный бензин обладает довольно низкой электрической проводимостью. Вода напротив, относится к токопроводящим примесям и соответственно может быть выявлена диэлькометрическим способом измерения. Однако при этом необходимо учитывать ряд особенностей. При низких температурах происходит кристаллизация воды — соответственно при этом токопроводящие свойства воды резко изменяются. Соответственно рекомендуется ограничить температурный диапазон измерения границей замерзания воды, так как идентифицировать кристаллизовавшуюся воду в бензине крайне трудно.

Короче, простыми словами. Необходимо ввести коррекцию по удельной проводимости. В таком случае наличие токопроводящих примесей в топливе будет выявлено и учтено.

Лабораторный комплект № 2М6У для экспресс-анализа топлив (в комплект входит Октанометр ПЭ-7300) цена 69 500 рублей. Это уже немного другой уровень. Позволяет определить не только диэкектрическую проницаемость, как выше описанные октанометры, но также имеет коррекцию по удельной проводимости, что позволяет определить количество токопроводящих примесей таких как грунтовая пыль и конечно вода. А также плотность нефтепродукта, содержания свинца, наличие смол и т.д

Как бы пора заканчивать. Главное вы должны понять, что все эти тестеры не измеряют реально октан (характеризующий детонационную стойкость топлива в двигателе) а всего лишь производит сравнение топлива с эталонным образцом конкретного вида, марки и т.д.
Если вы поедите в Европу, где содержание МТБЭ используется в меньшем количестве (диэлектрическая проницаемость 2.4), но при этом по закону обязательно (если мне не изменяет память) использование этанола до 4% (диэлектрическая проницаемость этанола – 24.3 при 25 градусах) то данный прибор просто будет показывать не реальные значения (далеко за 100). Или к примеру если вы заправите бензин 93-98, который был получен путем добавление увеличивающих октан металосодержащих присадок, то картина будет прямо противоположна (80-85 ОЧ). Тестеры не в состоянии физически их определить. Не забывайте, что фракционный состав бензина (топлива) у всех производителей разный, а также он бывает зимний, летний и т.д.

Всем удачи
С уважением
Barik