БЕНЗИН и ДВИГАТЕЛЬ - кто кого?

или пара слов про систему питания

Что такое "Октановое Число" (ОЧ)

Химия - наука точная, хотя и темная. И вот что она решила: чтобы пролить свет на классификацию топлива, и чтобы охарактеризовать свойства топлива, она выделила из своего арсенала два углеводорода:
  1. Гептан - это типичный империалистический шпион-поджигатель - по мнению химии это 100% детонатор. Молекула гептана имеет прямолинейную форму, очень хорошо загорается без особых причин и горит без всякого толку. Таким образом, гептан не обладает антидетонационной стойкостью - его ОЧ=0.
  2. Октан (точнее изооктан) - это настоящий ударник ком.труда. Его формула имеет форму, близкую к звезде героя соц.труда или знаку качества. Благодаря ершистости формы молекулы он мало поддается детонации. Горит он долго и горячо - настоящий трудяга. ОЧ=100%, ессно.
Ну и теперь, наверное, понятно - чем больше % изооктана, тем выше детонационная стойкость топлива. Отсюда и октановое число. Смешно, правда? Казалось бы - при чем тут Лужков, тьфу, при чем тут бензин? А при том, что если ОЧ бензина =91, то это значит, что он сдетонирует при той же степени сжатия, что и смесь из 91% изооктана и 9% гептана. А как же температура, динамические факторы, форма ударной волны? Ну об этом ниже.

В действительности бензин это не смесь изооктана и гептана, и поэтому он ведет себя не совсем так, как эта парочка. А значит как (в каких условиях) померишь - такое ОЧ и получишь. В основном используются два метода измерения детонационной стойкости бензина зафиксированные в ГОСТ-ах:

  1. Так называемый исследовательский метод. Например в бензине, называемом АИ-93 (или RON-93) это ОЧ получено по исследовательскому методу (Г8226), поэтому он и называется "И", АИ-80. Принято считать, что этот метод определяет ОЧ при работе двигателя на переходных режимах. В действительности в современных высокофорсированных двигателях все не совсем так (в понимании исследовательского теста).
  2. Другой метод называется моторный. Например, бензин A-76 (или MON-76) имеет октановое число уже по моторному методу. Этот метод определяет детонационную стойкость при продолжительной работе в более жестком режиме, чем при исследовательском методе (меньше теплоотвод и больше обороты). Условно можно считать, что это режим номинального крутящего момента двигателя.

Вот вам воспроизведенный по памяти перевод ОЧ для наиболее распространенных наших бензинов:

Аи-80 (исслед) = A-76 (моторн)

Аи-91 (исслед) = A-82,4 (моторн)
Аи-92 (исслед) = A-83 (моторн)
Аи-93 (исслед) = A-85 (моторн)
Аи-95 (исслед) = A-87 (моторн)
Аи-98 (исслед) = A-89 (моторн)

Это, конечно, чисто условный перевод, поскольку каждый бензин имеет сугубо свою характеристику эластичности к методам измерений и режимам работы, поэтому переводить ОЧ из одного метода в другой на самом деле нельзя ни по какой таблице, так как это сугубо индивидуальные свойства конкретного бензина.

А еще есть и октановый индекс - это среднее значение между ОЧ по моторному и исследовательскому методам.

Прикиньте, что такое А-92 - небось видали такой на колонке? Не угадали - это на самом деле А-83. Бензоколонщики просто опустили буковку И. Если в паспорте вашего американского лимузина написано, что он работает на 89-м бензине - не спешите разбавлять наш АИ-92, залейте лучше АИ-98, как раз нужный бензин (MON-89) и получится.

К сожалению, из-за путаницы с ведомственными ТУ, экспортными обозначениями и ГОСТАМИ, буковка "И" в АИ не всегда появляется перед цифрой, обозначающей ОЧ, измеренное по исследовательскому методу. Отсюда и появляются всякие А-92, которых в природе и ГОСТе не существует, и которые на самом деле АИ-92. Хотя ГОСТ 2084-77 говорит - буква И должна быть! А вот в некоторых ТУ 38-й серии про нее забывали.

Но, кроме чисто научного интереса, приведенные выше данные ОЧ характеризуют эластичность бензина (инвариантность к режиму работы двигателя). Разность между ОЧ по исследовательскому и моторному методам характеризует стабильность поведения бензина при различных режимах работы двигателя. Так что мне было бы интересно читать на бензоколонке две цифры. А Вам?

 Но самое главное, что нужно запомнить из этого параграфа - для современного двигателя важно не только то, какое у бензина ОЧ, но и как оно получено, то есть как ведет себя бензин в разных режимах работы.

Степень сжатия.

Ну тут все понятно (казалось бы) - чем выше степень сжатия и октановое число (ОЧ) бензина, тем выше КПД и удельная мощность. Ах как завидовали наши конструкторы буржуинским, которые могли поднимать ТТХ моторов почти на халяву - за счет увеличения степени сжатия и качества топлива. Нам же технические задания всегда давали, чтобы параметры мотора не хуже, чем у буржуя, а вот ГСМ чтоб наши родные - какие попало. Ничего хорошего не получалось из этого, но зато моторы получались устойчивые к условиям эксплуатации и применяемым ГСМ (даже такие относительно современные как ЗМЗ-406). Так что может и правильно такие ТЗ давали? О выносливости двигла заботились. "А если завтра война?", так сказать...

Раньше многие частники стремились переделать мотор c 93-го на 76-й. Результат - более дешевый бензин, но бОльший расход, поэтому экономия оказывалась совсем небольшой, зато других прелестей (падение мощности и т.д.) хватало. Так что природу не обманешь, и на плохом топливе хорошо не поездишь. Хотя когда бензин можно было у водителей грузовиков покупать за полцены - экономия была. Но зачем сейчас волгу с 76-м покупают - мне не понять. Чтобы мучатся из-за грошовой экономии?

Так для чего же, собственно, увеличивают степень сжатия с ростом октанового числа? Дело в том, что чем более высокооктановое топливо, тем медленнее оно горит (вспомните про изооктан). А собственно именно этого от него и добивались - чтобы его можно было сжимать посильнее. Как известно, увеличение сжатия газа вызывает почти линейный pост его темпеpатypы. А чем выше температура - тем бензин сильнее испаряется и тем мельче становятся капельки еще не испаренного топлива - и, следовательно, тем больше площадь соприкосновения между воздухом (точнее, кислородом воздуха как главным окислителем топлива) и топливом. В бензиновом моторе топливо должна поджигать свеча, и от нее должен распространяться фронт пламени (на это рассчитана камера сгорания). А чем лучше контакт топлива с воздухом - тем более высокая скорость распространения фронта пламени. А значит, даже более высокооктановое (то есть медленнее горящее) топливо может сгореть и выделить необходимое тепло за нужное (короткое) время. Собственно удельное тепловыделение высокооктанового бензина не больше, чем у обычного - запомните это! Но короткое время горения необходимо, чтобы иметь хорошие обороты (что по сути дает дополнительную мощность). У современных авто фронт пламени распространяется со скоростью аж 10-60 м/с.

Но испортить эту картину может детонация - самопроизвольное возгорание топлива. И как мы уже знаем, чем выше ОЧ, тем выше детонационная стойкость, но при этом и медленнее распространение фронта пламени. Казалось бы, все просто - лей более высокооктановое топливо, и не будет детонации. Но это на самом деле чушь. Поскольку, если форма камеры сгорания дурацкая, ОЧ поможет мало, так как у бензина будет слишком много времени для детонирования, да и давление в камере сгорания успеет вырасти. Поэтому, как не крути разные бензины, но, например, такому заслуженному мотору, как ЗМЗ-402, уже ничего не поможет. А вот разрушит его высокооктановое топливо как пара пустяков (но об этом ниже).

В общем, раз есть волны сжатия (от воспламенившегося топлива), да еще и плоская горячая камера сгорания, то на отдаленных ее уголках топливо, не дожидаясь фронта пламени, начинает воспламеняться само (все предательский гептан!), давление резко подскакивает - и тут происходит цепная реакция детонации, камера буквально взрывается множеством маленьких взрывов. Скорость фронта распространения детонации в десятки раз выше, чем у нормального фронта пламени. Детонация создает очень мощные волны сжатия, которые к тому же имеют резонансный характер (взрывные волны порождают себе подобных). Камера сгорания бьется в конвульсиях, но не производит при этом нормальной работы - мощность двигателя падает.

Кстати, при детонации вы слышите звон детонационных волн, а не звук соударения металлических деталей - как это Вам, возможно, кажется.

Ну какая должна быть камера сгорания в теории - вы, наверное, уже поняли, это почти полусфера. Такие камеры сгорания реально применяются на мощных двигателях - это так называемый Hemi-design (от слов HemiSpherical Combustion Chamber - "полусферическая камера сгорания"). На самом деле полусфера хороша только при равномерной плотности смеси во всем объеме камеры - но, во-первых, в реальной жизни такого не бывает, а во-вторых, это не вполне оптимально хотя бы потому, что форма камеры сгорания меняется во времени (пока фронт пламени дойдет до конца камеры, поршень уже значительно изменит свое положение), и еще в-третьих и еще в-четвертых... Кроме того, топливо в процессе сжатия просто мается ерундой, его бы распылять в уже сжатый воздух и прямо к свече, чтобы обеспечить оптимальную плотность у самой свечи и затухающий фронт дожигания далее - тогда и степень сжатия можно поднять без роста ОЧ топлива. Так, собственно, и сделано в двигателях с "непосредственным впрыском" - но они уже выходят за рамки нашего рассказа.

Что же будет, если мы зальем не тот бензин?

Из всего этого трепа запомним главное - чем выше ОЧ, тем медленнее гоpение и pаспpостpанение фронта пламени. Далее примитивные, но правильные выводы вы сможете сделать сами:

  1. Если Вы используете топливо с меньшим ОЧ, то неизбежно возpастут ударные нагpyзки, проявляющие себя в виде детонационных стуков и звонов (см. выше), вследствие этого резко возрастет износ двигателя (поршни, кольца...). Кроме того, топливо сгорает не полностью и может догорать в нейтрализаторе (в том числе именно поэтому вo впрысковых двигателях так тщательно борются с детонацией). Кроме того, мощные детонационные волны, распространяясь по деталям двигателя, способствуют неравномерной смазке - они просто сгоняют масло с некоторых частей и деталей (большой привет любителям синтетических масел в ВАЗах - именно такие масла особенно охотно покидают поверхности). Но не будем o грустном и скользком (о масле). Бороться с детонацией может помочь переустановка зажигания. Вo впрысковых движках, как правило, есть "шайтан"-резистор (в смысле "октан") - его можно подкрутить. Хотя, по совести говоря, при этом надо бы переградуировать весь блок управления.
  2. Если использовать бензин с бOльшим ОЧ, чем это предусмотрено конструкций двигателя, то гореть бензин будет дольше, отдавая большее количество тепла конструкциям двигателя. Следовательно, детали двигателя будут перегреваться - особенно сильно это скажется на клапанной группе (клапана, например, прогорают за 10 тыс.км. и менее, я уж не говорю об нагаре и прочих прелестях), кроме того, растет расход масла, возможен даже перегрев всего двигателя летом. А самое смешное это то, что на слух двигатель часто начинает работать тише и ровнее (за счет теплового расширения выбираются зазоры в ГРМ), клапана открываются раньше и закрываются позже... Так что при этом двигатель работает на износ. Но главное то, что пользы нормально отрегулированному двигателю от бензина с повышенным октановым числом не будет никакой. И если, заливая бензин с повышенным ОЧ в Жигули, вы чувствуете, что он стал лучше тянуть, то по-моему Вам стоит отрегулировать двигатель и он станет тянуть еще лучше на обычном, штатном бензине. И детонация исчезнет практически на всех режимах.

Этилированный бензин.

Чтобы не производить бензин с большим ОЧ по сложной технологии (многократного крекинга), однажды придумали добавлять в него тетраэтил свинца как антидетонационную присадку (потом много и другой такой гадости придумали).

  1. Для обычного мотора это плохо, но не очень, хотя вся эта гадость оседает в карбюраторе, на клапанах, свечах и вообще всюду, куда попадает. Впрочем, некоторые очень старые моторы используют этот свинец как дополнительную смазку клапанов (ага!) и им этилированный бензин необходим. Для таких моторов выпускаются специальные присадки - заместители свинца. Кстати, они у нас, как правило, продаются как "очистители" топливной системы, клапанов и поршней - ну конечно, от них нормальному мотору только вред.
  2. Для мотора с буржуинским инжектором этилированный бензин - это просто яд. Всего 10-20 литров этилированного бензина могут убить лямбда-зонд (датчик кислорода). И начнут слегка отравлять нейтрализатор. Это само по себе пол-беды, но убитый зонд начнет говорить, что мол воздуху много, и инжекторный компьютер начнет обогащать топливо! Более богатая смесь = перегрев (а то и догoрание топлива в глушителе), а нейтрализатор может работать только в очень узком диапазоне температур (не выше 900-950 град). Буржуинские нейтрализаторы имеют керамическую (реже из фольги) основу, которая под воздействием повышенной температуры спекается - и затыкает выхлоп. Вот тут-то и крышка нейтрализатору.

Различные буржуинские двигатели от BMW, Audi, Шкоды и Рено подвергали в НАМИ испытанию этилированным бензином. При этом даже наиболее достойные агрегаты (BMW и Audi) умирали очень быстро, а об аппаратах типа Шкодовских (VW) движков, изобилующих конструктивными просчетами, просто говорить не приходится - достаточно одной таблетки. Ни о каких ресурсных испытаниях и речи быть не могло - стенд освобождался мгновенно.

Существенно увереннее себя могут чувствовать только обладатели отечественного впрыска. Ему вреда от этилированного бензина будет на порядок меньше. Там все на это рассчитано - в 406-м ЗМЗ даже форсунки специально конструировали. Есть и отечественные нейтрализаторы на основе вспененного металла, которые не умирают совсем (в смысле не спекаются) при переобогащении топлива. Вроде даже датчик кислорода придумали относительно стойкий к тетраэтилу свинца. Но все равно злоупотреблять не стоит. Не подумайте только, что я Вас агитирую за впрыск - я считал и считаю, что, например, ВАЗ-овскому мотору он идет как корове седло. Да не обидятся на меня те, кто купил этого уродца от GM-ВАЗ, но я сам видел, как с ним мучались ребята при разработке.

Хотя бы вспомнить одно то, что зимой буржуинские впрыски рассчитаны на работу с зимним бензином (с повышенной испарительной cпособностью) - и как в GM на наш бензин зимний режим натягивали, ухохочешся. Да и вообще этот впрыск от GM - сплошное недоразумение. Они, конечно, это дело понимали, но что делать - обязательное условие стратегического партнера. Так что мучаются с ним до сих пор, а партнерства, кроме закупки у GM комплектующих, что-то не видно.

Кроме того, учтите, любезные читатели, что сгубить ваш авто с инжектором, нейтрализатором и лямбда-зондом могут не только этилированный бензин, но и, например, маслице не подходящее, многие присадки к топливу и маслу...

Как на 100% отличить этилированный бензин?

А никак - все равно обманут. Не этилированным, собственно, можно считать бензин, содержащий свинца не более 0,015 гр на куб дм - остальные следует признать этилированными (ГОСТ). Так что можно приборчик возить.

  1. Цвет - не является имманентно присущим этилированным бензинам - его специально подкрашивают - могут подкрасить а могут и нет.
  2. Колонка должна бы быть тоже помечена - но тут тоже сами понимаете...
  3. По вкусу и запаху? - ну это на любителя
  4. По идее, в бак инжекторной машины не должен влезать пистолет колонки с этилированным бензином (по диаметру он должен быть > 22 мм, а 22 мм только для неэтилированного). Но вы же и тут понимаете...
  5. АИ-93 вообще вроде теперь запрещено производить этилированным.

Кстати, длительное и даже недлительное (если неправильное) хранение вполне может сильно испортить бензин. Так что лучше покупать бензин (как и жратву!) произведенный не слишком давно. С чем, кстати, столкнулись многие покупатели импортного бензина - так как его качество часто после хранения пытаются поднять очень даже вредными добавками.

В общем, на 100%, по-моему, не защититься, но бдительность, конечно, нужна.

Про нормальный расход топлива.

Волоча в пургу буксир на непрогретой машине с перетянутыми подшипниками и деформированным мотором без половины свечей зажигания и с неотрегулированным карбюратором, на спущенных и кривых колесах, против ветра, и, конечно, с включенными фарами (буксир ведь), с горой цемента на багажнике и, естественно, омерзительной манерой езды (еще бы, учитывая вышеперечисленное) ... Вы будите расходовать примерно 250 литров низкооктанового бензина на каждые с трудом пройденные 100 километров Вашего тернистого пути... С чем Вас и поздравляем! Причины такого расхода, надеюсь, вам понятны?

Серьезное послесловие:

Высокий расход бензина является очень косвенным признаком  каких-либо проблем с двигателем. Расход (как явствует из текста выше) сильно зависит от условий эксплуатации и общего состояния машины. Расход увеличивается при энергичном вождении, коротких поездках, понижении температуры, включении дополнительных электропотребителей, работе кондиционера, затрудненных условиях движения (пробки, снег), груженой машине, недокачанных колесах, неправильном их сходе/развале и пр.

Относительным показателем правильного смесеобразование может служить внешний вид электродов свечей зажигания. Они как минимум не должны быть черными.

Загрязнение клапана стабилизации Холостого Хода (K-Jetronic).

Клапан стабилизации ХХ (еще иногда его называют клапаном дополнительного воздуха, хотя тут есть небольшая терминологическая неточность) дает воздух в обход дроссельной заслонки для стабилизации оборотов ХХ и обеднения смеси ХХ после пуска и прогрева двигателя. Этот клапан управляется электронно. Со временем он загрязняется и начинает немного заедать, что приводит к "плаванию" оборотов ХХ. Т.е. управляющий сигнал на него подается, но он реагирует на него неадекватно, что приводит к дестабилизации системы. Начиная свою борьбу за ровный ХХ, перво-наперво промойте этот клапан. Делается это следующим образом:

  1. Его надо снять с машины, для чего отсоедините электрический разъем, распустите 2 хомута, сжимающих резиновые трубки и покачивая выньте его.
  2. Мыть можно и нужно только ту часть, сквозь которую идет воздух. Для промывки лучше всего использовать ацетон, а еще лучше специальную жидкость для чистки карбюраторов. Один из наиболее эффективных способов отмыть этот клапан - это опустить ту его часть, где находятся патрубки, в промывочную жидкость, и оставить отмокать на некоторое время, а потом прополоскать, чтобы вымыть то, что отмокло.
  3. После завершения промывки водрузите клапан на законное место и проверьте работу двигателя. Вполне возможно, что нестабильности холостого хода сильно уменьшатся или исчезнут вовсе.