2. Oktánszám


Image A benzinkutakon ezzel a jellemzõvel találkozik a jármûvel közlekedõ ember. Ezért gondolják, hogy szinte, csak ez a paraméter a legfontosabb. Valóban kell, egy bizonyos szintet teljesítenie a benzinnek, hisz e nélkül nem mûködne jól a motor! Az is igaz, hogy nagyobb expanziót és hatékonyságot akkor lehet  a szikragyújtású motorral elérni, ha jól összenyomható magas hõfokon, és fordulaton sem robban be magától a benzin-levegõ keverék.
Mégis, túlmisztifikált ez a paraméter a mai világban. Túl sokat várunk el a magasabb, pld. 100-as oktánszámú benzintõl. Holott a motornak az a jó, amire tervezték. Biztonsági tartalékot még így is kalkulál, az üzemanyag gyártó. Minden benzin bõven teljesíti a szintet, mert olcsóbb! Ha az olcsó etanol kötelezõ az EU-ban a 7%, akkor pompásan, kényelmesen túl lehet teljesíteni. Lévén 105 körül van, ha egyéb kisebb más szennyezõ molekulák is vegyülnek bele! Valójában, hogy ne legyen gond, bõven megvan a 95-ös benzin minden kútnál 96-97.
Erre azért is van szükség, ha az oldott víztartalma a benzinnek kicsit magasabb a vízoldható alkoholok, oxigenátok miatt, akkor romlik az oktánszám is, és még mindig van tartalék benne.

 

Tehát aki azt gondolja, hogy még több oktánú benzinnel jobban jár, nem jól gondolkodik! Akkor miért nem 105-ös benzinnel közlekedünk, ha olcsó is és jó is? Mert ezt a szikra gyújtású motorok nehezen viselik el. Vagy épp sehogy! Nem is indulnak be tõle! Más felfeszített sûrítési arányú motorok kellenének hozzá. Ezek pedig nem kibírósak, hamarabb elhasználódnak, lám a versenyautók ilyenek. Drága is, mert minden alkatrészt sokkal erõsebb anyagból kell méretezni. Az ilyen benzines motort költségesen, még a dízelnél is sokkal drágábban lehet elkészíteni.

Napi közlekedésben legnagyobb forgalommal bíró, legjobban használható, a jól bevált 95-ös szuper benzin. Nem véletlen. Ez a középarányú oktánszám a legjobban illeszkedik a mai idõkben elérhetõ anyag, és technikai alkatrészek minõségéhez olcsón. Pont ezért nem javaslom, hogy a gépkönyvbe szereplõ oktánt bármivel feljebb átlépjük. Pld. felesleges 100-as benzint tankolni. Arról nem is beszélve, hogy más egyéb jellemzõje rovására emelik a gyártók az oktánszámot. Olcsón megtehetik, mert kisebb fûtõértékû alkoholokat, oxigenátokat tesznek hozzá, vagy egyéb más takarékos megoldással hidrogénezik.
Az alkoholok fûtõértéke,  energia tartalma jóval alacsonyabb a donor benzinnél.
Persze, hogy többet fogyaszt a jármû belõle. Vele párhuzamosan romlik a benzin heterogén volta, több benne az egyforma, egynemû molekula.

Az idõk folyamán sokat fejlõdtek a benzinek is, mert a technika, és a gazdaságosság megkívánta.  Régebben, még szocialista idõkben a 70-es évekig a teherautók is benzinnel mûködtek. A Szovjet ZIL-130 teherautóknak a kis sûrítési arány miatt a 86-os benzin is jó volt. Cserébe a 6000cm3 V8 motor 150LE-vel 50liter és még többet is elfogyasztott. Manapság a 150LE dízelbe már csak 2000cm3 a motor és a csúcstechnika beéri a max. 10literes gázolaj fogyasztással. Sokat haladt a technika. De ez már nem oktán technika. Ha benzines lenne akkor sem fogyasztaná, csak a harmadát az akkorinak.
Pedig régen csak az ólmozott benzint használták. Környezetvédelmi okok miatt ezt az ólom-tetraetilt már nem lehet használni, pláne azért sem, mert katalizátor dugulást okoz a mai jármûveknél.

Nézzük mit is jelent az oktánszám? Miért van a mérésére szükség? Fizikai mûködési mechanizmus a benzines motoroknál egyszerûen mûködik. A hengerbe összenyomják a levegõt, közben az injektor beporlasztja a benzint. Régebben karburátorból szívta a benzin-levegõ keveréket a motor. Ez a keveréknek nem lehet  öngyulladást szenvednie a sûrítéstõl és a hõtõl sem. Azért, mert a hajtókarok, még nincsenek a kiszámított szögben, és az elõbbi robbanási expanzióval a fõtengelyt inkább visszatartják, de csak részben, a holtpont átlendüléséig. A dugattyú és a szelep károsodik, ha a felmenõ, már a sûrítési fázisban meggyullad a benzin-levegõ keverék. Ez az úgynevezett kopogó, káros égés! Ezt hallani is a motor járása közben.
Elõnyünk is van a mai közvetlen hengerbe fecskendezési technika okán. A karburátoros motoroknál a kezdeti levegõ beszívással a benzin-levegõ keveréket kellett sûríteni, tehát több ideig lehetett kopogó égés. Míg a korszerû benzines hengerenkénti befecskendezésnél a levegõt kezdi sûríteni a henger, ami addig nyílván nem robban be, míg az üzemanyagot késõbb nem adják hozzá a benzin injektorok.
Ennek idõzítése az ECU feladata, sõt a szikra gyújtás idejével is szabályozzák az optimális égést.
Elõgyújtást szabályozzák a benzinhez! Valamint egyre több jármûvet kopogás érzékelõvel szerelnek fel, mely irányítja a benzin mennyiségét, idejét, és a szikragyújtás lefolyását! Itt nyilván az elõgyujtási idõnek is szerepe van. Mindezt úgy teszi az ECU, hogy a többi emissziós, hõmérsékleti, nyomás stb. jeladók adatait elemezve módosítja az égés lefolyását optimális irányba!
 
A gyulladást az elektromos szikrának kell indítania, a megfelelõ idõben. A holtpont közeli dugattyú így az expanziótól lefelé haladva kifejtheti munka fázisát a hajtókaron, fõtengelyen keresztül.
Nézzük meg mitõl 95-ös a benzin. Ez egy összehasonlítási szám, melynél ha 100-as a benzin, akkor 100%-ban az izooktánhoz hasonló az összenyomhatóságú, a meghatározott körülmények között. A 95-ös benzin olyan mintha 95% izooktánból és 5% n-heptánból állna. A n-heptán nulla kompresszió tûrésû! Ám az ilyen jellegûhöz hasonló molekula konfigurációkra szükség van a benzinbe. Ezt lentebb részletezem. De tovább haladva nézzük az oktánszámot.

Amit a benzinkúton oktánnak neveznek, az a kísérleti oktánszám. Rövidítése RON. (Research Octane Number). Halott már bizonyára a MON motor-oktánról is, melyet pld. összetételbõl számolni nem lehet pontosan, a körülmények szigorítása miatt. Magasabb hõmérsékletnél kell teljesíteni  egyhengeres motorban a kopogás nélküliséget, valamint magasabb fordulaton mérik.  A valósághoz ez közelebb áll.
Az életszerûbb motor oktán, a MON, csak ez költségesebb meghatározás. Oktán-motor  szükséges hozzá. A szigorúbb körülmények miatt a motor oktán általában a közepes benzineknél 10 egységgel kevesebb a kísérleti oktánnál.
Tehát a kísérleti 95-ös szuperbenzin kb. 85-ös motor-oktánú.
Többször merül fel a kérdés, hogy van-e 100-as benzinnél magasabb oktánszám? Mivel a kompresszió tûrõ képességet jelenti, és a 100-as benzinnel kb. 1:12 körüli benzinmotor tud biztonsággal üzemelni, ezért nyílván van ennél nagyobb arányú kompresszió-tûrõképességet kibíró benzin is. (Pld. 1:13-14 arányú sportmotorok.) Így ezt tovább számíthatjuk, akár gyalog lineárisan is ha fixen tudjuk az összetételt. Legjobb példa erre a FIA Homológizált Rally Fuel 102. Ez a benzin csak szûk jellemzõk alapján konstruálható. Rengeteg kötöttséget tartalmaz, mind a felhasznált molekuláris kategóriák, mind a fizikai jellemzõk területén. Az igazán jó versenybenzin megalkotása, kísérleti és gyakorlati jellemzõk igazolása nagyon költséges! Ezért is egy külön hatalmas tudományág. Egyben egy roppant izgalmas munka is!
Itt is igaz, hogy a verseny tapasztalatokra fordított hatalmas összegek, tehát több száz mérnök munkája több milló EURO összegben, elõbb utóbb megjelenik a polgári életben is. Így lehet könnyen üzemeltetni egy 1:14-es sûrítésû arányú rally autót, valamint az F1-es autókat is.

Hogyan lehet elérni a megfelelõ oktán számot? Régebben csak összetétel, keverékek képzésével.
Manapság a kõolaj feldolgozási módszerében történt fejlõdéssel, átalakítási folyamat is történik a lepárláskor. Nyilván a körülmények szabályozott volta miatt, más molekula konfiguráció miatt a kiinduló nyers benzin oktánszáma is magasabb, így kevesebb drága egyéb más adalékot kell hozzáadni a nyersbenzinhez! A reformálási folyamatokkal a meglévõ kõolaj kis oktánú alkotóiból állítanak elõ lépcsõs katalizátorok segítségével nagyobb oktánú használható benzin komponenst. 
Jól is van ez így.
De!
A konfigurációban mindig szenved, károsodik egyik növelésével más funkció. Például a rétegesség. Minél több féle, molekula van a benzinben, és azok sorozatszerûen minden lényeges izomerje megtalálható a benzinben, úgy lesz hatékony  az üzemanyag. Erre egy példát írok le. Képzeljük el, hogy egy 400 fokos lépcsõn fel tudunk aránylag könnyen menni a dombra.  Ha 2-4 fok hiányzik, és csak függõleges fal van helyette, nyílván nehezebben, csak átugorva tudunk túljutni rajta. Ez hátráltat, és sok idõ. Nos így van a hengerbe a lángterjedés is. Folyamatos egymásba öltõdõnek kell lennie. Az égési sebességek sorozata is nagyon fontos. Minden típusnak lenni kell benne, és optimális arányba. Az adalékolási technikákkal ezeket a hiányokat is pótoljuk. A hiányzó lépcsõket kiegészítjük.
Ebbõl is érezhetõ, hogy jobban megy az autónk!


 A funkciókat csak akkor lehet hatékonyan elérni, ha külön gyártásban elõállítják  a vegyes szénhidrogén származékok hiányzó változatait. A hatékony üzemanyag azonban nem mindig fontos a gyártónak. A szabványokon belül maradva ugyan, de minél olcsóbban kell elõállítani a benzint. Ez a célja minden lepárlónak.  Ennek okán egy jelentõs lepárlási mennyiséget tovább feldolgoznak, hogy növeljék a rövid szénhidrogén láncok mennyiségét. Pontosan a benzin frakció részarányát, mivel erre van kereslet. Teszik ezt a sûrû, magas szénszámú olajszármazékból lánctöréssel, rövidebb egységekre bontással, mely a benzinhez közel áll, valamint a molekulába katalizátorok segítségével hidrogén bejuttatással. Természetesen a fõtõ érték kevesebb lesz, mint a pakura szerû anyagba, van, de ebbõl is benzin lesz, amire nagyobb szükség lesz!


Az dicséretes, hogy manapság kisebb energiával, jobb alapbenzint, nyersbenzint tudnak elõállítani. Ezt fehérárunak nevezik. 
Magasabb oktánszámról kell kiindulni, így könnyedén elérhetõ a kívánt oktán cél.
Mégis miért tesznek kis oktánszámú, kis energia tartalmú folyadékot a benzin keverõ komponenseként? Egyszerû a magyarázat. A szikra gyújtást, és a kezdeti égés terjedését meg kell indítani minél elõbb a hengerbe, késedelem nélkül. Erre a kisebb oktánszámú folyadékok alkalmasabbak. Figyelembe kell venni, hogy csak kis mennyiségû lehet. Ahogy ezen folyadékok oktánszáma nõ, úgy lehet több is a benzinbe.
Minden molekulának megvan a maga égési energiája, fajhõje, gyorsasága, melyet figyelembe kell venni, pont az optimális oktánszám elérése, tartása miatt is! Ha egy alkotó részarányát változtatjuk, minden borul. Ezért óriási tudomány a jó benzin elõállítása.


A rengeteg funciós adalék hozzáadással minden tulajdonság változik. A keverési képlet egy nagyon sok ismeretlent tartalmazó képlettel írható le, ahol az ismeretlenek száma funkcionálisan legalább 4 tucat. Az oktánszám pedig egy a sok közül. Tehát teljesen felesleges a 95-ös oktánszám helyett 100-as benzint használni. Kárt ugyan nem okoz, de hátrányt igen, mégpedig anyagit, mely pénzben mérhetõ 10-20% minuszt jelent. Egyrészt a kúti ára magasabb, másrész a láng begyújtási terjedelmi képessége rosszabb, nyílván a kisebb oktánú alkotók kevesebb részarányából eredõen. Így következés képpen többet is fogyaszt belõle. Természetesen kivétel a SPORT motorok, mely a benzinhez igazítják az üzemmódot.
Gondolom így már szemléletessé vált, hogy milyen nehéz jó benzint elõállítani, pláne ha olcsón szeretné a lepárló ezt megtenni. Ráadásul minden motor más karakterisztikájú, így annyi benzinfajta kellene amennyi motortípus van. Nyilván átlag benzint kell gyártani, hogy mindenkinek megfeleljen. Ezért állandó fejlõdésben van ez a tudomány ág is. Anyagi érdekek mentén motiválódik. A baj csak az, hogy nem mindig a motorok hosszabb élettartama a fontos, hanem éppen az olcsó elõállíthatóság. Ennek okán van létjogosultsága azon utólag hozzáadott adaléknak, mely a hiányosságot pótolja.

Remélem némi tájékozódási ponttal ki tudtam egészíteni olvasóimat, miképp gondoljanak az oktánszámra, amikor a
hirdetésekben szerepel. 
Köszönöm értékes figyelmét!

Kisújszállás, 2016. szeptember 29.
                                                          
Farkas Kálmán
SZAKI Kft.