Oktanové číslo (OČ) vyjadřuje odolnost paliva proti samozápalům při kompresi ve válci zážehového motoru. Patří mezi základní charakteristiku paliva, jejíž hodnota se udává v jeho označení.
Oktanové číslo je založeno na dvou uhlovodících, mající naprosto rozdílné antidetonační vlastnosti. Jsou to iso-oktan C8H18 a n-heptan C7H16. Iso-oktan má vysokou odolnost proti samozápalům a jako čistý dává oktanovému číslo hodnotu 100. Detonační odolnost n-heptanu je velice nízká a čistý má OČ 0. Oktanové číslo je tedy definováno poměrem těchto dvou látek. Vezmeme-li např. známé palivo Natural 95, jehož OČ je jak název napovídá 95, ekvivalentem bude objemových 95% iso-oktanu a 5% n-heptanu.
Neznamená to tedy, že Natural 95 obsahuje iso-oktan a n-heptan, ale jejich směs v poměru 95+5% by měla stejné antidetonační vlastnosti. OČ může být i vyšší jak 100. To proto, že existují látky odolnější detonacím, než je iso-oktan.
OČ nevypovídá o přeměně energie uložené v palivu a vyšších výkonech motoru, ale o jeho ochotě, či spíše neochotě se vznítit. Nicméně s vyšším OČ můžeme na palivo klást vyšší nároky (např. zvyšovat kompresní poměr) a tím získat nějaký ten kilowat navíc.
Vliv na potřebu vyššího OČ paliva mají zejména kompresní poměr, tvar spalovacího prostoru, předstih a umístění svíčky.
Určení oktanového čísla
OČ daného paliva se zjišťuje na zkušebním jednoválcovém čtyřdobém karburátorovém motoru za konstantních podmínek. Je definována např. teplota vstupního vzduchu, teplota chladící kapaliny, otáčky motoru, nastavení předstihu. Motor je konstruován tak, aby bylo možné plynule měnit kompresní poměr (viz. obrázek). Testuje se nejdříve zkoušené palivo. Motor běží a zvyšuje se kompresní poměr až do doby, kdy se objeví samozápaly. Poté motor běží na směs iso-oktan/n-heptan, přičemž se jejich poměr mění, až se dosáhne stejných detonací při stejných podmínkách, jako mělo zkoušené palivo. Výsledný poměr iso-oktanu a n-heptanu udá oktanové číslo. Pro měření OČ byly vypracovány dvě metody, výzkumná a motorová, simulující rozdílné podmínky zátěže motoru.
Výzkumná metoda (VM)
Tato metoda měří OČ při mírnějších podmínkách. Odpovídá stavu, kdy motor akceleruje z nízkých otáček (600/min) při střední zátěži. Dalo by se řící, že jde o simulaci jízdy při městské provozu s častými rozjezdy. Bližší informace o konkrétním nastavení motoru, teplotách vzduchu, chlazení či oleje naleznete v normě ISO 5164.
Motorová metoda (MM)
Měření OČ za přísnějších podmínek definovaný středními otáčkami (900/min) a vysokým zatížením. Měří se na podobném motoru, jako u výzkumné metody, ale je předehřívána směs palivo/vzduch a motor má proměnný předstih. Měření napodobuje režim jízdy za vyšších rychlostí. Pro podrobný popis uspořádání nakoukněte do normy ISO 5163.
Rozdíl hodnot výzkumné a motorové metody bývá 8 až 12 jednotek. V našich končinách se na stojanech pumpy setkáte s OČ VM, tedy tou vyšší hodnotou. Jen pro zajímavost, v USA je na stojanech o cca 4 body nižší OČ, protože uvádějí průměrnou hodnotu mezi VM a MM (tzv. Anti-Knock Index).
Detonační spalování
Bylo by vhodné věnovat pár slov tomu, co to ty samozápaly a detonace, kterým se snažíme vyhnout, jsou. Jedná se o místní samovolné a nekontrolované zapálení směsi. Tím dochází k velmi rychlému nárazovému spalování – detonacím a vzniku rázových vln. Jde o tlakové vlny, které nadměrně namáhají vnitřní části motoru, tedy klikový mechanismus, hlavu, válce a ventily a při silnějších detonacích může dojít k jejich poškození.
S takovýmto spalováním je samozřejmě spojeno i snížení výkonu. Projevem detonačního spalování je klepavý zvuk z motoru. Dochází-li ke klepání při vysoké rychlosti, může být příčinou nízké OČ měřené motorovou metodou. Klepání při akceleraci může být následkem paliva s nedostatečným OČ měřeným výzkumnou metodou.
Antidetonační přísady
Základní benzín má z pohledu dnešních motorů nedostatečné OČ a je potřeba jej zvyšovat. K tomu se do paliva přimíchávají antidetonátory. Jedním z nich je olovo, které se dlouhá léta používalo. Má ovšem dva nešvary. Je toxické a poškozuje katalyzátor, proto bylo jeho používání zakázáno. Dalšími antidetonačními aditivi jsou sloučeniny na bázi manganu nebo železa. Objevují se však studie, které varují i před těmito látkami. V neposlední řadě se používají toluen, iso-oktan, éter, etanol, metanol.
Použíté zdroje: Heinz Heisler – Vehicle and Engine Technology
Rolf Gscheidle a kol. – Přiručka automechanika ISO 5163 a ISO 5164
archiv
Obrázek použit z Heinz Heisler – Vehicle and Engine Technology
|