Brojčana oznaka oktana kod goriva označava njegovu otpornost na samozapaljenje (detonaciju).
Kao referenca koristi se smjesa dvaju ugljikovodika, a to su:
Kao referenca koristi se smjesa dvaju ugljikovodika, a to su:
- izo-oktan (preciznije: 2,2,4 trimetil pentan - C8H18)
- heptan (označava se i kao n-heptan - C7H16)
 |
| izo-oktan (gore) i heptan (dolje) |
Tu sad u prvi plan dolazi brojčana oznaka oktana. Kako bi se odredio broj oktana goriva tj. njegova otpornost na samozapaljenje, radi se test kako gorivo izgara u referentnom testnom motoru u kojem se mogu mijenjati radni parametri (najvažnije iznos kompresije). Iznos kompresije se povećava do trenutka dok ne dođe do samozapaljenja. Zatim se određuje koji omjer oktana i heptana će se jednako ponašati po pitanju samozapaljenja kao i gorivo na testu. Na primjer gorivo koje se testiralo ima jednaka svojstva na samozapaljenje kao i smjesa 92% oktana i 8% heptana. Takvo gorivo onda ima oznaku "92 oktana".
Postavlja se onda pitanje kako je moguće da gorivo ima oznaku oktana veću od 100? Goriva koja se koriste za utrke i u avijaciji imaju ozake oktana veće od 100 (jer imaju otpornost na samozapaljenje i veću od čistog izo-oktana). Očito se broj oktana ovakvih goriva ne može utvrditi ovim načinom s testnim motorom nego se radi matematičkom ekstrapolacijom.
Tetraetilolovo
Stariji benzini bez olova nisu omogućavali povećanje kompresijskog omjera motora iznad 6:1. Kada bi se prešla ova granica, dolazilo je do nekontroliranog samozapaljenja goriva. Problem nekontroliranih detonacija benzinskih motora riješio je američki kemičar Thomas Midgley Jr. izmislivši aditiv TEL Pb(C2H5)4, koji je prvi put proizveden 1921. godine.
Dodatak TEL-a benzinu omogućio je da se benzin počinje paliti na značajno višim temperaturama i tlakovima, a za povećanje snage motora uz istovremeno smanjenje potrošnje goriva ključno je da kompresija bude što veća. Povećanje tlakova i temperatura izgaranja benzina bez nekontroliranih eksplozija omogućilo je povećanje snage motora uz manju potrošnju goriva.
Oktani u Europi i Americi
Dodatno zbunjujuća stvar je da se oznake oktana u Europi i Americi bitno razlikuju. U Americi se uobičajeno nude goriva sa 87, 89 i 91-94 oktana dok se u Europi nude goriva tipično sa 95, 98 i 100 oktana. Postoje različiti skupovi uvjeta pod kojima se određuje broj oktana goriva. Prvi skup uvjeta simulira nisko opterećenje kao što imamo kod svakodnevne uobičajene vožnje. Broj oktana koji se kod takvih uvjeta dobije naziva se RON (eng. Research Octane Number). Drugi skup uvjeta simulira visoko opterećenje i broj oktana koji se dobije kod takvih uvjeta naziva se MON (eng. Motor Octane Number). Tipično RON ima za 10 oktana veću vrijednost od MON. U Europi se oktani prikazuju mjereni prema RON metodi dok se u Americi okrani izražavaju kao prosjek RON i MON vrijednosti AKI=(RON+MON)/2, a to se još naziva i indeks otpornosti na samozapaljenje (eng. Anti-Knock Index, AKI).
Trenutak paljenja
Kod motora s unutarnjim izgaranjem smjesa goriva i zraka treba se zapaliti u trenutku kad svjećica baci iskru, nikako ne ranije (samozapaljenjem)! Ako se smjesa sama zapali ranije, to je loša stvar jer se temperatura u cilindrima jako povećava i oštećuju se klipovi i ventili. To je preuranjeno paljenje (eng. pre-ignition) i po zvuku nalikuje na metalno kuckanje pa je i dobilo naziv knocking odnosno pinging. Zapravo preciznije, knocking se dešava kad zapaljenje smjese u komori za izgaranje počinje na više od jednog mjesta, a preuranjeno paljenje pinging kad se zapaljenje desi zbog samozapaljenja smjese prije nego svjećica baci iskru za paljenje. Očito je preuranjeno zapaljenje i opasnije od knocking pojave.
Klip se pomiče gore i vrši kompresiju smjese zraka i goriva i u jednom trenutku dosiže najvišu točku. U toj je točki najveća kompresija i ta točka naziva se gornja mrtva točka (eng. top dead center, TDC). U idealnom slučaju to bi bila najbolja točka za iniciranje iskre i paljenje smjese jer se tu postiže maksimalan korisni rad. No to bi bilo tako kada bi se izgaranje dešavalo trenutno. Ipak, za potpuno izgaranje smjese i postizanje najvećeg potiska potrebno je neko realno vrijeme (izgaranja). Zato je idealno vrijeme za iniciranje iskre nešto prije dosezanja gornje mrtve točke. To malo uranjeno vrijeme paljenja naziva se pomak paljenja (eng. spark advance) i općenito se izražava u stupnjevima (jedan okretaj radilice je 360°).
Vrijeme potrebno za izgaranje smjese u cilindrima je konstantno kod većine praktičnih primjena i općenito ne ovisi o broju okretaja u motoru. No, klip se kreće sve brže kako se povećava broj okretaja u motoru. Tako pomak iniciranja iskre ovisi o broju okretaja u motoru. O tome vodi brigu sustav za kontrolu pomicanja iniciranja iskre; što je veći broj okretaja to se trenutak iniciranja iskre mora više pomaknuti prije dosezanja gornje mrtve točke. Kod starih vozila to se postiže mehaničkim mehanizmima (platine), a u novijim to se radi elektroničkim sustavima koji su precizniji. Za svaki broj okretaja u motoru postoji neka optimalna točka kad je najbolje inicirati iskru. Iniciranje iskre i prije i poslije te točke dovodi do neoptimalnog rada motora.
Moderni motori s unutarnjim izgaranjem imaju uređaj koji se zove senzor pucanja. Ti uređaju detektiraju postoji li u motoru pucanje i ako postoji podešava se vrijeme inicijacije iskre kako bi se pucanje izbjeglo. Općenito to se radi tako da se malo zakasni s iniciranjem iskre, a to znači da se iskra inicira nakon optimalne točke. To rezultira time da izgaranje smjese postiže svoj maksimalni potisak kada je klip već u silaznoj putanji što znači da klip daje nešto manji potisak nego kod optimalnih okolnosti rezulirajući time da se temperatura u glavi cilindra nešto smanji i time smanji vjerojatnost pucanja u sljedećem ciklusu. To se kašnjenje nastavlja sve dok pucanje ne prestane.
Može se postaviti pitanje, zašto ne uraniti s iniciranjem iskre umjesto zakasniti u odnosu na optimalnu točku? Ako se iskra inicira prerano desit će se da će doći do izgaranja smjese dok je klip još u uzlaznoj putanji. To je prilično loše za motor i može uzrokovati izvijanje klipnjače. To kašnjenje s iniciranjem iskre rezultira smanjenjem snage motora. Ovdje na snagu dolazi rasprostranjeno pogrešno shvaćanje; ako kašnjenje s iniciranjem iskre uzrokuje pad snage motora, onda uranjeno paljenje mora rezultirati povećanjem snage. Tako da motor s naprednim sustavom za kontrolu trenutka paljenja može dati veću snagu s gorivom s više oktana.
Dakle postoji optimalna točka za iniciranje iskre. Uz pretpostavku da je proizvođač vozila dobro projektirao motor (znači da radi bez pucanja i kod velikog oterećenja uz preporučeno gorivo) tada nema neke koristi od korištenja goriva s više oktana, osim možda po pitanju vrlo malog smanjenja temperature.
Drugim riječima, sustav za upravljanje radom motora može poboljšati performanse rada motora koristeći gorivo s puno oktana ako se motoru dešava pucanje kod preporučenog goriva. To bi značilo da je preporučeno gorivo krivo određeno. Prilično nevjerojatno, time više što su proizvođači motora konzervativni po pitanju preporučene razine oktana goriva tj. bolje je preporučiti gorivo koje ima nešto višu razinu oktana nego što je potrebno nego da korisnici unište svoje motore.
Zašto oktani?
Zašto onda na utrkama koriste gorivo koje ima više od 100 oktana? Zato što koriste modificirane motore! Ako se modificira motor na način da se stavi druga glava cilindra, onda da, povećava se zahtjev za razinom oktana goriva i potrebno je gorivo s višom razinom oktana kako bi se smanjilo pucanje. Ako se doda ili modificira kompresor tako da je tlak i temperatura viša od one za koju je motor dizajniran, onda da, opet se povećava zahtjev za razinom oktana goriva. Treba se uočiti da se bolje performanse na utrkama ne postižu zbog veće razine oktana u gorivu nego modifikacijama na motoru koje onda kao posljedicu zahtjevaju gorivo s višom razinom okatana kako bi se smanjila pojava pucanja.
U motoru kod kojega su nastale naslage ugljika na klipu ili u komori za izgaranje, gorivo s višom razinom oktana može pomoći. Naslage smanjuju volumen cilindra u gornjoj mrtvoj točki čime se dobiva povećanje kompresije, a to će uzrokovati pucanjem u motoru. Naslage također mogu biti točke nastajanja preuranjenog paljenja smjese što također rezultira pucanjem.
Zaključak je: ako u motoru nema pucanja (a tako treba biti i s preporučenim gorivom) korištenje goriva s višom razinom oktana neće poboljšati performanse osim možda malo imati poboljšanje u smislu smanjenja temperature.
Tako postoje dva glavna pogrešna shvaćanja o gorivu s većom razinom oktana:
- sadrži veću energetsku vrijednost (povećanje snage i efikasnosti motora)
- da sadži aditive koje poboljšavaju čišćenje motora
Oktani nemaju nikakve veze sa energetskom vrijednosti ili kvalitetom - to je otpornost goriva na pucanje u motoru. Također aditivi su aditivi i dodaju se gorivu ili ne i to nema veze s brojem oktana.
Nema komentara:
Objavi komentar