С нынешними моторами такой антитюнинг не пройдет. К тому же многие современные двигатели допускают использование бензинов с разными октановыми числами, причем порой в довольно широком диапазоне: даже от АИ-91 до АИ-98. И сам собой возникает вопрос: стоит ли платить за более дорогой бензин?
Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.
Интернет-форумы кишат дискуссиями, причем проблему обсуждают все: от владельцев ВАЗов до «мерседесоводов». «На днях залил в свою Витару 98-й (Лукойл) вместо обычного 95-го — мощности явно добавилось, по бортовому компьютеру упал расход, особенно на трассе». Другой тут же отвечает: «Искатал два бака 98-го после 95-го — разницы не почувствовал».
Да что там простые автомобилисты! С «октановым» вопросом я обращался к специалистам компаний BMW, Volkswagen, Ford, но ответы сводились к тому, что при уменьшении октанового числа возможно незначительное, на несколько процентов, падение мощности и, как следствие, — ухудшение динамики.
Напомню, что октановое число характеризует стойкость топливовоздушной смеси к детонации, то есть к неконтролируемому, взрывному сгоранию в цилиндрах двигателя при увеличении давления и/или температуры. Детонация — явление вредное, и к тому же препятствующее повышению степени сжатия. А увеличивать ее нужно: это помогает добиться более полного и быстрого (но не взрывного!) сгорания смеси, что, в свою очередь, способствует повышению мощности, улучшению топливной экономичности и экологических показателей. В современных моторах детонации противостоят системы, способные с помощью специальных датчиков определить появление детонации и «гасить» ее, уменьшая угол опережения зажигания.
Сразу же оговорюсь: этот эксперимент далек от «академического». Хотя бы потому, что проводился он не на моторном стенде или на беговых барабанах с лабораторным исследовательским оборудованием: все заезды и замеры мы проводили на реальных машинах — и на столь же реальных дорогах Дмитровского автополигона в реальных погодных условиях, но с использованием профессиональной измерительной аппаратуры. И топливо мы покупали на обычной, ближайшей к Дмитровскому автополигону АЗС сети Shell. Это бензины АИ-92, АИ-95, АИ-98 V-Power, а заодно и «фирменный» АИ-95 V-Power, который, если верить рекламе, способен «облегчить двигателю набор оборотов и более эффективно передавать энергию топлива на колеса».
Полностью выработав оставшийся в баке BMW «девяносто пятый», заливаю из канистры АИ-92. Сначала — пробег по дорогам полигона в «штатных» режимах и мои субъективные наблюдения. Детонационного «звона» не слышно, не чувствуется и ухудшения динамики. Разве что при разгоне с 1500-1700 об/мин мотор стал работать чуть жестче, в реакциях появилась едва заметная «угловатость».
А сколько времени займет разгон до 100 км/ч? В среднем после восьми стартов — 9,4 секунды, а согласно паспортным данным должно быть 8,7 секунды. Может, это и есть цена использования низкооктанового топлива, ведь «паспортные» секунды получены на бензине с октановым числом 98? Измерил я и эластичность — время разгона на четвертой передаче с 60 до 100 км/ч и на пятой с 80 до 120 км/ч. Кстати, для испытаний был выбран автомобиль с «автоматом»: во-первых, «автоматические» BMW намного популярнее «механических»; во-вторых, во время замеров практически исключается влияние человеческого фактора; а в-третьих, предельно интенсивные разгоны до «сотни» можно выполнять многократно, не опасаясь за сцепление. К слову, каждый вид замеров повторялся минимум восемь раз, а результаты усреднялись. А чтобы избежать самопроизвольного перехода на более низкие передачи при замерах эластичности (на BMW это может происходить и в «ручном» режиме управления трансмиссией), я прожимал педаль акселератора ровно до границы, за которой включался режим kick-down.
Теперь оценка экономичности. Сначала — на скоростном кольце длиной 14 км. Призываю на помощь круиз-контроль — и прохожу первый круг на скорости 60 км/ч, второй — на 90 км/ч, а третий — на 120 км/ч. Причем на пути есть затяжные подъемы и спуски, и, поскольку эти заезды проводились уже в «стандартном» режиме Drive, «автомат» менял передачи по своему усмотрению. То есть, несмотря на постоянную скорость, двигатель работал и в переходных режимах. В начале каждого круга я обнулял расходомер, а в конце фиксировал средний расход по бортовому компьютеру. Нам ведь важны не столько абсолютные значения, сколько относительные, потому можно вполне довериться и штатному прибору.
Затем передаю автомобиль в руки Юрия Кузнецова, который проведет измерения расхода топлива уже в цикле ARDC — это, напомню, разработанная Авторевю методика, имитирующая смешанный режим движения — с разгонами, торможениями, остановками.
Использование качественного бензина с минимально допустимым для данного мотора октановым числом в некоторых режимах движения может повлечь незначительное увеличение расхода топлива и снижение динамических качеств
Изображение уменьшено. Щелкните, чтобы увидеть оригинал.
После окончания замеров «выкатываю» остатки «девяноста второго» бензина — и заливаю АИ-95. Мотор заработал чуть мягче, чуть лучше стал откликаться на увеличение подачи топлива при малых оборотах. По итогам тех же упражнений выявляется примерно трехпроцентная разница в эластичности (правда, говорить об этом уверенно можно лишь по итогам разгона в диапазоне от 80 до 120 км/ч) и расходе топлива (показательным стал лишь режим движения с постоянной скоростью 120 км/ч). В остальных испытаниях выигрыш гораздо меньше — можно считать, что он «растворился» в погрешностях эксперимента.
Бензин АИ-95 V-Power не привел к изменениям, равно как и бензин АИ-98 V-Power, литр которого, замечу, обошелся более чем на десять рублей дороже «девяноста второго».
Никаких сиюминутных выгод использование улучшенных «брендовых» бензинов не дает: ни увеличения мощности, ни снижения расхода топлива. Эффекта можно ждать только при регулярном, причем длительном, применении
Хорошо, что BMW со свойственной турбомоторам не самой высокой степенью сжатия (10,5:1) оказался всеядным. А как себя поведет атмосферный двигатель? Например, массовый 1.6 серии Gamma на автомобиле Kia cee’d (такие же моторы ставятся в автомобилях Kia Rio, Hyundai Solaris, Kia Soul)? К слову, среди «обычных» моторов такого объема этот выделяется завидной «паспортной» мощностью — 129 л.с. Степень сжатия — 11:1, и рассчитан он, согласно инструкции, на бензин с октановым числом «не ниже 92».
Kia cee’d я выбрал тоже с «автоматом».
Все повторяю вновь. Правда, в этот день стало на семь-восемь градусов теплее, около тридцати. А на жаре, как известно, мощность падает — из-за меньшей плотности горячего воздуха, поступающего в цилиндры; а склонность к детонации, наоборот, растет.
Правда, на этот раз мы исключили заезды по циклу ARDC: уж больно трудоемкое занятие! Но главным «оправданием» стали результаты заездов на BMW: если не количественная, то качественная картинка расхода топлива, отражающая закономерности, может быть получена и по итогам заездов по скоростной дороге.
Потратив целый день на десятки замеров, мы в конце концов поняли, что ищем черную кошку в темной комнате: отличия, как и в случае с BMW, минимальны. Самое забавное, что на Kia худшие показатели динамики разгона на счету бензина АИ-95 V-Power… Это тоже можно списать на «допуски» эксперимента, а подробнее о реальных свойствах улучшенных бензинов расскажет Денис Извеков, который в лаборатории НАМИ-Хим занимался испытаниями и сертификацией так называемых «премиальных» бензинов. Я же почти утвердился во мнении, что использовать высокооктановый бензин на исправном моторе, рассчитанном и на обычный АИ-92, смысла нет.
Другое дело, когда мотор рассчитан исключительно на высокооктановый бензин. Вот как отреагирует на бензин АИ-92, например, Toyota GT 86, которой прописан исключительно АИ-98? Здесь-то требования понятны: под капотом стоит высокофорсированный двухлитровый атмосферник Subaru мощностью 200 л.с., а степень сжатия — 12,5:1! Но в инструкции все же есть послабление: «Если бензин с октановым числом 98 не доступен в Вашей местности, можно использовать неэтилированный бензин с октановым числом 95».
Не то чтобы я боялся навредить мотору бензином АИ-92 (пробег-то будет небольшим) и поставить под угрозу дальнейший ход эксперимента, но все же на этот раз решил пойти «сверху вниз»: сначала — АИ-98. Методика та же, но с дополнительными замерами эластичности: разгоны с 60 до 100 км/ч я выполнял как на четвертой, так и на пятой передачах. Во втором случае мотор будет работать в очень жестком режиме — с полной нагрузкой с малых оборотов, а это — лучшая питательная среда для вируса детонации!
На бензине АИ-98 все прошло «штатно» — никаких внешних признаков детонации. Но когда в бак был залит АИ-95... Детонация вновь не проявила себя какими-либо звуками, однако эластичность на пятой передаче, когда при скорости 60 км/ч мотору пришлось разгонять автомобиль с 1500 об/мин, все же упала — примерно на 4%.
Переход на АИ-95 V-Power привел к исчезающе малому эффекту, а вот бензин АИ-92 Toyota отвергла: после запуска мгновенно загорелся индикатор «Check Engine». Но, поскольку двигатель работал устойчиво, я все же решил поездить. Удивительно, но вновь — никакого «звона» из-под капота! Похоже, тойотовский октан-корректор сумел вывести мотор из-под удара. Но потери в динамике оказались уже серьезными: разгон до 100 км/ч занял на 0,7 секунды больше, а это без малого 10%. Заметно ухудшилась эластичность, особенно на пятой передаче. Но повышенный расход топлива при движении с постоянными скоростями был зафиксирован лишь на скорости 60 км/ч.
Но хватит издеваться! Не выжигая остатки бензина АИ-92, заливаю АИ-95. Лампочка «Check Engine» гаснет — и мотор работает с прежней отдачей. Так что если уж очень надо доехать, но «в вашей местности нет другого бензина», то можно использовать даже АИ-92. По своему опыту знаю, что в крайнем случае даже в Porsche Cayenne можно залить «восьмидесятый» бензин: мотор будет сильнее греться, мощность упадет, но автомобиль будет ехать. Так это было в степях Монголии, когда мы с Костей Сорокиным принимали участие в ралли Транссибирия.
Меж тем Toyota подверглась еще одной, уже незапланированной, бензиновой пытке. По дороге с полигона я проскочил проверенную брендовую заправку — и залил топливо на первой попавшейся АЗС. Возле окошка кассы висят паспорта качества бензинов, но в ассортименте не было АИ-98, поэтому я с легким сердцем залил АИ-95. Выруливаю на шоссе — и слышу характерный звон из-под капота. Длился он не более секунды, но появлялся каждый раз при разгоне. Детонация! А индикатор «Check Engine» не загорается... Что же за суррогат в баке? Представляю, какими были бы результаты измерений, если бы мы покупали топливо на этой заправке!
В техническом отделе компании Toyota предположили, что я залил «бодяжный» бензин с фактическим октановым числом даже ниже чем у АИ-92 — и диапазона октан-корректора для борьбы с детонацией уже не хватило. А предупреждение «Сheck Еngine» не появилось потому, что поводом для него становится не детонация как таковая, а другие сопутствующие ей процессы. Например, неполное сгорание топлива, о чем блок управления судит по показаниям датчиков содержания кислорода, которые на моторах, отвечающих требованиям Евро 3 и выше, установлены до и после каталитического нейтрализатора. А здесь свое влияние может оказывать не только октановое число бензина, но и его химический состав.
Выходит, что не так страшно «на ступеньку», а то и на две, отклониться от рекомендуемого октанового числа, сколько нарваться на бодяжный бензин!
А в целом, подтвердилось то, о чем и говорили мне «фирменные» двигателисты. Использование качественного бензина с минимально допустимым для данного мотора октановым числом в некоторых режимах движения может повлечь незначительное, в пределах двух-трех процентов, увеличение расхода топлива и снижение динамических качеств. Скорее всего, вы этого даже не заметите. И, если интенсивные разгоны не сопровождаются «детонационным» звуком, то ровным счетом никакого вреда мотору это не принесет. А вот не заметить экономический эффект будет сложно. Например, если вместо бензина АИ-98 заливать АИ-95, то при годовом пробеге в 20 тысяч километров и среднем расходе 10 л/100 км только на разнице цены можно сэкономить около 7000 рублей, а если использовать бензин АИ-92 вместо АИ-95 — около 6000 рублей. Конечно, это не касается ситуаций, когда от мотора нужна максимальная отдача, например, спортивных соревнований. Но топливо для автоспорта — отдельная тема, которой мы тоже как-нибудь коснемся.
P.S. После того как эта статья была подготовлена, «октановая» тема всплыла вновь. Вместе с коллегами мы проводили сравнительный тест кроссоверов Nissan Terrano, Renault Duster и Chery Tiggo 5. Все автомобили допускают использование бензина АИ-92. Воодушевленный итогами описанных выше экспериментов, я предложил именно такой бензин и использовать, в том числе для измерения разгонной динамики. Никаких проблем не было, пока мы не съехали на бездорожье. Все три машины быстро напомнили, что в баках именно АИ-92, а не АИ-95: при движении с малой скоростью и максимальной нагрузкой раздавался характерный звон. Но и жара была страшная. И вот здесь нам бы точно не помешал бензин АИ-95. Я, кстати, проверил — вновь проехал тем же маршрутом на Renault, заправившись АИ-95: не звенит!
Сполоснуть или отмыть?
Денис Извеков
Кандидат технических наук, заведующий лабораторией горюче-смазочных материалов и спецжидкостей ФГУП НАМИ
Темой улучшенных бензинов лаборатория ГСМ НАМИ занимается более двадцати лет. За это время были разработаны различные методики оценки эксплуатационных свойств таких бензинов, а в 2006 году освоена современная европейская методика оценки моющих свойств, на основе которой и была выписана «путевка в жизнь» бензинам торговых марок ЭКТО (Лукойл), Ultimate и Pulsar (THK-BP), Shell V-Power и других.
От обычных бензинов они отличаются наличием пакета моющих присадок, которые способствуют предотвращению образования отложений на деталях двигателя. Ведь в любом бензине в тех или иных концентрациях содержатся ароматические углеводороды и соединения серы, продукты сгорания которых откладываются на стенках цилиндров, поршнях, клапанах, форсунках.
По мере накопления эти отложения ухудшают работу двигателя. Отложения в форсунках и на впускных клапанах ухудшают состав топливовоздушной смеси, что в первую очередь отражается на пусковых свойствах. Рост отложений в камере сгорания и на поршне нарушает тепловой режим, а при значительном количестве отложений может возникнуть и детонация — из-за увеличения фактической степени сжатия и увеличения температуры. Ведь нагар — это своего рода шуба, препятствующая теплоотводу.
Сильнее всего детали двигателя загрязняются при малых нагрузках, при малых оборотах коленвала двигателя, а также при частой смене режимов — проще говоря, при движении в пробках. Потому и стендовые моторные испытания проводятся при малых нагрузках: до 3000 об/мин, крутящий момент до 40 Нм, а смена режимов — четыре раза за пять минут.
После 60 часов работы в циклическом режиме двигатель разбирается и взвешиваются клапаны: по увеличению их массы можно судить о фактической массе отложений. При работе на стандартном (обычном) бензине накопление отложений составляет от 300 до 500 мг на клапан, а с пакетом присадок клапан остается практически чистым: прирост массы — всего-то 5, максимум 20 мг.
В состав пакета присадок, как правило, входят пять—семь компонентов: это детергенты, антикоррозионные, деэмульгирующие добавки и другие. Но основное функциональное свойство таких присадок — предотвращение образования отложений на деталях двигателей.
Никаких сиюминутных выгод использование улучшенных бензинов не дает: ни увеличения мощности, ни топливной экономичности, о которых так любят говорить в рекламе. Вы не получите этого даже после нескольких кряду заправок «брендовым» бензином.
Положительный эффект будет лишь в том случае, если заправляться таким бензином постоянно, на протяжении всего срока эксплуатации автомобиля. И вот тогда, скажем, после пробега в 20 тысяч километров мотор будет чище и, по сравнению с таким же мотором, который все это время работал на обычном бензине с тем же октановым числом, будет и впрямь экономичнее и мощнее.
Многих интересует, отмывают ли улучшенные бензины старые моторы? Наши эксперименты показывают, что эффект есть, и все же полностью старый нагар не отмывается — в лучшем случае, процентов на сорок. Так что «вылечить» грязный мотор после нескольких лет эксплуатации одним лишь бензином с моющими присадками не получится.
Почему же улучшенные бензины так активно предлагают почти все крупные игроки топливного рынка? Ответ прост: это выгодно! Разница в розничной цене по сравнению с нормальными бензинами в несколько раз превышает разницу в себестоимости производства. К тому же применение таких бензинов, скажем, в Москве, рекомендовано на законодательном уровне — с целью улучшения экологической обстановки, ведь загрязнение деталей двигателя ведет еще и к увеличению вредных выбросов.
Детонация и как с ней бороться
Теперь никто и не вспомнит, с чьей легкой руки звуковое сопровождение детонации в автомобильных двигателях окрестили «звоном пальцев», хотя причина таких звуков иная. Само явление детонации — это предельно быстрое, взрывное сгорание топливовоздушной смеси при резком повышении давления и температуры. Еще одно заблуждение, что при детонации бензин самовоспламеняется в цилиндрах еще до срабатывания свечи зажигания. Нет, детонация происходит уже после того, как между электродами проскакивает искра, — когда фронт пламени от сработавшей свечи уже распространяется по камере сгорания. Во время интенсивного окисления углеводородов (горение — это и есть процесс окисления с выделением большого количества тепла) первичными продуктами являются нестойкие перекисные соединения, которые при высоких температуре и давлении самопроизвольно разлагаются с большим выделением тепла. По сути — взрываются. И если при нормальном горении смеси фронт пламени распространяется по цилиндру со скоростью 10-25 м/с, то при взрывном его скорость в несколько раз превышает скорость звука — 2000—2500 м/с! Это чревато не только неприятным акустическим эффектом, порождаемым многократно отражаемой от стенок камеры сгорания ударной волной, но и колоссальными нагрузками на детали двигателя. Так, при детонации в первую очередь страдают поршни: деформируются канавки компрессионных колец, на кромках деталей появляются микросколы. А еще происходит срыв масляной пленки в первую очередь со стенок цилиндров, что вызывает сухое трение и, как следствие, повышенный износ.
Детонации подвержены как атмосферные двигатели, так и с наддувом, в которых степень сжатия меньше. А уменьшают ее как раз с учетом избыточного давления на впуске, которое создают турбина или компрессор.
Наиболее употребимый способ борьбы с детонацией — уменьшение угла опережения зажигания. В этом случае процесс распространения пламени в камере сгорания начинается позже, давление и температура не успевают достичь критических, вызывающих детонацию, значений. Если в былые годы угол опережения при появлении детонации нужно было корректировать вручную, то все современные моторы оснащаются датчиками детонации и электронными октан-корректорами. Как правило, на четырехцилиндровых моторах эти датчики устанавливаются в зоне цилиндра, который работает в наиболее напряженном температурном режиме — обычно это четвертый цилиндр. На моторах V6 или V8 используют два датчика. Двумя датчиками детонации оснащен и оппозитный двигатель H4 под капотом одного из наших «зачетных» автомобилей — Toyota GT86. Впрочем, октан-корректоры не гарантируют полного исключения детонации. Во-первых, они имеют ограниченные диапазоны корректировки угла опережения зажигания («детонационная» составляющая — в пределах 10 градусов), во-вторых, корректор уменьшает угол опережения ступенчато, с шагом в 2—3 градуса: если детонация не проходит, то угол будет изменен вновь. Причем современные блоки управления зажиганием позволяют корректировать угол опережения зажигания индивидуально для каждого цилиндра. Точно так же, ступенчато, происходит и увеличение угла опережения зажигания — когда меняется режим работы мотора, понижается температура воздуха или заливается более стойкий к детонации бензин. А оптимальный баланс мощности и топливной экономичности достигается как раз в приграничной области — если искра проскочит чуть раньше, то начнется детонация. И задача октан-корректора — «пройти» как можно ближе к этой границе.
Принцип работы электронного октан-корректора
Датчик детонации — это по сути микрофон. Когда октан-корректор фиксирует характерный для детонации рост амплитуды колебаний (диаграмма слева), угол опережения зажигания уменьшается. Как правило, изменение происходит с шагом в два-три градуса, поэтому при резком увеличении подачи топлива, особенно при малой скорости вращения коленвала, когда детонация наиболее вероятна, изменение угла опережения зажигания может затянуться на несколько тактов. Затем начнется обратный процесс: угол опережения зажигания будет постепенно увеличиваться. Оптимальный же момент зажигания (диаграмма справа) — на той грани, за которой начнется детонация: в этом случае будет обеспечено наилучшее соотношение между отдачей двигателя (крутящим моментом) и расходом бензина
Октановое число
Октановое число (ОЧ), характеризующее стойкость бензина к детонации, определяется с помощью специального одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия. Физический смысл октанового числа — это процент содержания изооктана в смеси изооктана и н-гептана с эквивалетной детонационной стойкостью. Существует два метода определения октанового числа: моторный и исследовательский, — хотя моторная установка используется та же. При моторном методе нагрузки выше, а получаемое значение октанового числа ниже. Так, одно время у нас продавался один и тот же бензин, но под разными марками — А-76 и АИ-80: в первом случае указано ОЧ по моторному методу, а во втором — по исследовательскому, на что и указывает буква «И». Сейчас в основном применяется маркировка, соответствующая исследовательскому методу: АИ-80, АИ-92, АИ-95 или АИ-98, хотя в паспорте качества, прилагаемом к каждой партии бензина, поступающей на АЗС, указывается ОЧ и по моторному методу.
Во многих странах Европы октановое число не упоминают в маркировке бензина. Обычно это либо Super (аналог АИ-95), либо Super Plus (АИ-98). Реже встречается Regular с октановым числом 91, зато все чаще появляются бензины с примесью этанола (Super E10, то есть до 10% этанола), а так же «спортивные» бензины Ultimate, V-Power с октановым числом 102.
В США иной подход к маркировке бензина: там указывают так называемый индекс октанового числа (Anti-Knock Index, AKI), который представляет собой среднее арифметическое между ОЧ по моторному и исследовательскому методам. Если на колонке стоят цифры 89 или 90 — это аналог нашего бензина АИ-95.
http://www.autoreview.ru/_archive/section/detail.php?ELEMENT_ID=140515&SECTION_ID=7892
