Liczba oktanowa benzyny - co właściwie określa?

Gdybyśmy przepytali 100 przypadkowych kierowców na temat tego, czym jest liczba oktanowa, większość odpowiedzi byłaby niewłaściwa. Najwięcej z nich zapewne odnosiłaby się do jakości paliwa, co jest błędnym stwierdzeniem. Oczywiście liczba oktanowa w praktyce przekłada się w jakiś sposób na jakość paliwa, ale wynika to raczej z polityki stosowanej przez rafinerię. Płacąc więcej, spodziewamy się lepszej jakości i poniekąd taką dostajemy, choć to akurat bardziej efekt uboczny.

Sama liczba oktanowa nie jest w stanie w żaden sposób określać jakości paliwa. Jest ona wyznacznikiem odporności na niekontrolowany samozapłon. To parametr, który można osiągnąć, mieszając różne związki chemiczne. Poza tym nie bez powodu przecież tankujemy benzynę na zaufanych dla nas stacjach, choć według liczby oktanowej nie powinny się one niczym różnić. Przyjrzyjmy się, jak zatem powinno rozumieć się ten parametr.

Liczba oktanowa oznacza odporność benzyny na spalanie detonacyjne. Mieszanka paliwowo-powietrzna musi ulec spalaniu bliskiemu całkowitemu. Proces zachodzi w cylindrze z określoną szybkością. Moment zapłonu musi nastąpić w wyniku pojawienia się iskry od świecy zapłonowej, a nie w skutek zbyt wysokiego wzrostu ciśnienia (samozapłon).

Jeśli liczba oktanowa paliwa będzie za mała, mogą wystąpić lokalne samozapłony jeszcze przed właściwym momentem zapłonu mieszanki. Są one bardzo szkodliwe, wręcz destrukcyjne dla silnika, a przede wszystkim jego zaworów, tłoków i układu korbowego.

Proces spalania zależy od wielu czynników oraz od samej konstrukcji silnika, ale w dużym stopniu zależny jest właśnie od składu chemicznego paliwa. Im wyższy zastosowany stopień sprężania, tym większa potrzeba ochrony przed spalaniem detonacyjnym, a więc liczba oktanowa musi być odpowiednio wyższa. Stąd biorą się niektóre zalecenia producentów samochodów co do stosowanego paliwa.

Bardzo często w nowoczesnych samochodach sportowych oraz mocniej wysilonych zaleca się minimum Pb98, ale nie oznacza to, że po nalaniu benzyny Pb95 silnik zostanie zniszczony. Obecnie komputer sterujący pracą silnika jest w stanie dostosować punkt zapłonu do rodzaju paliwa, wykrywa bowiem spalanie detonacyjne i je niweluje. Efekt? Niższa moc, gorsze osiągi. Dawniej? Metaliczny dźwięk podczas przyspieszania i dziury w tłokach.

Przykładem, który doskonale to obrazował był test Seata Leona ST Cupry 370 o mocy podniesionej do 370 KM. Auto miało rekomendowane paliwo Pb98, ale Patryk Pachura, odpowiedzialny za przygotowanie modyfikacji samochodu, zalecał 100-oktanowe (czyli w Polsce faktycznie min. 98). Oto fragment z testu tego samochodu:

"Nie można było uzyskać powtarzalnego przyspieszenia od 0 do 100 km/h w czasie krótszym niż 4,7 s na benzynie 98-oktanowej. Tylko raz udało się zejść do 4,4 s. Dopiero wlanie odpowiedniego paliwa (Shell V-Power przyp. red.) dało oczekiwane i deklarowane przez importera, powtarzalne 4,5 s do 100 km/h. Łatwiej było uzyskać czas 4,4 s, zwłaszcza na mokrym asfalcie".

Dopiero po zatankowaniu odpowiedniej benzyny uruchamiał się program ABT, czyli maksymalne parametry. Jak się dowiedziałem od Patryka, auto jeździ na 95 i jest to bezpieczne dla silnika, ale ten wówczas pracuje tak jak fabryczny.

Liczbę oktanową benzyn określa się na podstawie dwóch wzorników: izooktanu i heptanu. Dla paliwa mającego właściwości spalania jak izooktan przyjmuje się wartość liczby oktanowej 100, natomiast w przypadku heptanu przyjęto wartość 0.

Analiza konkretnego paliwa odbywa się na specjalnym, testowym silniku. W dużym uproszczeniu, analizowane paliwo porównuje się do mieszaniny izooktanu i heptanu. Przykładowo benzyna 95-oktanowa powinna mieć takie same właściwości spalania, jak mieszanina składająca się w 95 proc. z izooktanu i w 5 proc. z heptanu. Teoretycznie więc liczba oktanowa nie powinna przekraczać wartości 100 (pomijając LPG, którego liczba oktanowa wynosi zazwyczaj powyżej 100, ale także jej wyznaczanie jest inne), ale w praktyce jest inaczej. Skąd zatem biorą się benzyny o wyższej wartości tego parametru?

Surowa benzyna po rafinacji i krakingu ma zbyt niską liczbę oktanową. Dodaje się do niej różnego rodzaju związki zwiększające sztucznie ten parametr, czyli tym samym uodparnia się ją na samozapłon. Odporność ta może być znacznie większa niż w przypadku czystego izooktanu. Liczbę oktanową takiego paliwa określa się w nieco inny sposób. Stosuje się te same metody, ale z analizowaną substancją porównuje się mieszaninę izooktanu z określoną ilością dodatku zwiększającego liczbę oktanową, najczęściej jest to tetraetyloołów.

W praktyce patrząc na wartości liczby oktanowej paliw na całym świecie, możemy spotkać się ze sporymi rozbieżnościami. Wynikają one ze stosowania różnych norm służących do oznaczania tego parametru. Wyróżnia się głównie dwie podstawowe normy: RON (Research Octane Number) i MON (Motor Octane Number).

Zasada pomiaru jest właściwie ta sama, ale różnią się warunki podczas testu. W obydwu wykorzystuje się jednocylindrowy silnik z regulowanym stopniem sprężania, który jest zwiększany przy stałych obrotach. W przypadku normy RON jest to 600 obr./min, a w MON – 900 obr./min. Dlatego też ta druga jest lepszą miarą tego, jak zachowuje się silnik pod obciążeniem i stosowana jest np. w lotnictwie.

Analizując "surowe" paliwo pochodzące z rafinacji ropy naftowej, nie wykażemy zbyt dużych różnic w liczbie oktanowej określonej normą RON lub MON. Jest to różnica ok. 1-2 oktanów. Zwiększa się ona jednak dla poszczególnych węglowodorów, które wchodzą w skład paliwa. W rezultacie produkowane paliwa mogą wykazywać spore różnice w określanej liczbie oktanowej w zależności od stosowanej normy.

Powszechnie stosuje się jednak normę RON, która obowiązuje zarówno w Polsce, jak i całej Europie. Bardzo często na klapkach wlewu paliwa, od wewnątrz, producent stosuje zapis min. 95 RON, co oczywiście oznacza rekomendowaną benzynę Pb95.

W Stanach Zjednoczonych, Kanadzie czy Australii obowiązuje jeszcze inna norma o nazwie DON (roaD Octane Number). Jest ona wynikiem sumy liczby oktanowej określonej przy pomocy norm RON oraz MON podzielonej przez dwa ([RON+MON]/2). Przy niewielkich różnicach między liczbą oktanową określoną w RON i MON, liczba oktanowa DON będzie zbliżona do wartości wyznaczonej wg normy RON.

[block position="indent-right"]21495[/block]