Монометиланилин поднял октановое число с 89 до 94,8. Что показал тест на автомобиле

Монометиланилин поднял октановое число с 89 до 94,8. Что показал тест автомобиля

В предыдущих материалах мы проверяли, насколько эффективно октановое число бензина повышают спирты. Метанол, изопропанол и изобутанол действительно работали, но их добавляли в заметных концентрациях — 5 и 10% по объёму. При этом менялось не только октановое число, но и другие свойства топлива.

В комментариях читатели предложили проверить более сильный компонент — монометиланилин. Его рекомендуют как альтернативу готовым октан-корректорам: считается, что заметный результат можно получить при концентрации около 1–1,5%. 

Монометиланилин — не случайный гаражный растворитель, а известный антидетонационный компонент бензина. Поэтому главный вопрос состоит не в том, способен ли он повышать октановое число, а в масштабе эффекта и в том, что такой бензин даст реальному автомобилю.

Ответить на этот вопрос позволяет исследование, опубликованное в 2022 году специалистами китайских университетов в рецензируемом журнале Energies. Учёные добавили 1,5% N-метиланилина в бензин с октановым числом 89,0 и получили прирост сразу на 5,8 пункта. Затем смесь испытали на автомобиле, измерив расход топлива и динамику разгона.

Результат оказался впечатляющим: всего 1,5% добавки повысили октановое число на 5,8 пункта. Но исследователи не остановились на лабораторном анализе и проверили смесь на автомобиле.

Из бензина ниже АИ-92 получили почти АИ-95

Исходным топливом служил китайский бензин G89 с исследовательским октановым числом 89,0. Полностью приравнивать его к российскому топливу нельзя: у российского АИ-92 октановое число по исследовательскому методу должно составлять не менее 92. Поэтому G89 находился ниже привычного нам АИ-92.

После добавления 1,5% N-метиланилина октановое число выросло до 94,8 — почти до уровня российского АИ-95.

Монометиланилин дал самый высокий результат среди пяти испытанных добавок, хотя использовался в самой небольшой концентрации. Для сравнения, доля некоторых других компонентов в экспериментальных смесях достигала 9–15%.

Результат относится к конкретному китайскому бензину, а данных по октановому числу по моторному методу авторы не приводят. Поэтому переносить прибавку в 5,8 пункта на любой российский бензин нельзя.

Как проводили автомобильный тест

Сильная сторона исследования в том, что авторы не ограничились анализом приготовленных смесей. Топливо испытали на легковом автомобиле, установленном на шасси-динамометрическом стенде.

Использовался автомобиль с атмосферным бензиновым двигателем объёмом 1,6 л, распределённым впрыском и степенью сжатия 10,2. Испытания проходили по циклу NEDC, включающему городскую и загородную части.

Для каждого топлива исследователи измеряли:

• расход;
• время разгона с места до 100 км/ч;
• состав отработавших газов.

Каждую топливную смесь проверяли минимум в двух полных ездовых циклах. Разгон до 100 км/ч повторяли не менее шести раз, после чего усредняли результаты. При смене топлива систему очищали от остатков предыдущей смеси, чтобы они не повлияли на следующий замер.

Эксперимент был сравнительным и краткосрочным. Он показывал непосредственную реакцию автомобиля на разные составы топлива, но не оценивал длительное хранение смеси, образование отложений и ресурс двигателя или топливной системы. При измерении выбросов исследователи также отключили каталитический нейтрализатор, чтобы отделить влияние топлива от работы системы очистки.

Таким образом, тест позволяет достаточно уверенно сравнивать октановое число, расход и динамику. Но он не доказывает безопасность длительного применения экспериментальной смеси. Далее посмотрим, как изменение состава топлива отразилось на его свойствах, расходе и разгоне.

Октановое число выросло на 5,8 пункта, а расход снизился лишь на 2,54%

Добавление N-метиланилина изменило не только детонационную стойкость смеси. Экспериментальное топливо стало немного плотнее, у него выросли температуры выкипания средних и тяжёлых фракций, а объёмная теплота сгорания слегка снизилась.

Главный вывод из таблицы простой: резкий рост октанового числа не сопровождался увеличением количества энергии в одном литре топлива. Напротив, объёмная теплота сгорания немного снизилась.

На несколько градусов выросли и температуры T50 и T90, при которых выкипает соответственно половина и 90% топлива. Это означает, что экспериментальная смесь испарялась несколько тяжелее исходного бензина. Одновременно увеличилось содержание ароматических соединений, что ожидаемо: монометиланилин сам относится к этой группе.

Эти изменения помогают объяснить результаты автомобильного теста. В ездовом цикле энергетически эквивалентный расход снизился на 2,54%. Это заметно меньше, чем можно было бы ожидать от прироста октанового числа на 5,8 пункта. Более того, по экономичности смесь с монометиланилином заняла только четвёртое место среди пяти испытанных вариантов.

Высокое октановое число даёт двигателю больший запас по детонации, но не добавляет энергии топливу. В данном случае этот запас частично компенсировался небольшим снижением теплоты сгорания и изменением испаряемости смеси.

Ограничения были и со стороны самого двигателя. В испытании использовался обычный атмосферный мотор со степенью сжатия 10,2. Он мог скорректировать угол зажигания, но не изменить степень сжатия, конструкцию камеры сгорания или другие базовые параметры. Поэтому воспользоваться всей прибавкой детонационной стойкости двигатель не мог.

Зато по динамике результат оказался заметнее. Смесь с N-метиланилином обеспечила лучшее время разгона до 100 км/ч среди исходного бензина и пяти экспериментальных составов. Каждый результат определяли как среднее минимум по шести разгонам.

Авторы связывают это с тем, что при большем запасе по детонации система управления могла использовать более выгодный угол зажигания. Точное время разгона в текстовой части исследования не приведено, поэтому корректно зафиксировать только качественный результат:

Смесь с 1,5% N-метиланилина дала лучший разгон, но снизила расход всего на 2,54%.

Таким образом, автомобиль воспользовался ростом октанового числа, но эффект проявился главным образом в динамике. Экономичность улучшилась значительно слабее, поскольку ММА повысил устойчивость к детонации, а не энергетическую ценность топлива.

Почему 1,5% дали такой сильный эффект

Монометиланилин отличается от спиртов не только концентрацией, но и механизмом действия.

При нормальном сгорании фронт пламени распространяется от свечи зажигания по камере сгорания. Перед ним остаётся несгоревшая часть смеси, которая одновременно нагревается и сжимается. Если предпламенные реакции в этой зоне развиваются слишком быстро, смесь самовоспламеняется раньше, чем до неё доходит основной фронт пламени. Возникает детонация.

N-метиланилин замедляет цепные реакции, ведущие к такому самовоспламенению. В результате несгоревшая часть заряда дольше сохраняет устойчивость и успевает сгореть штатно — от фронта пламени.

Проще говоря, монометиланилин замедляет преждевременное самовоспламенение несгоревшей части смеси. Именно поэтому даже небольшая концентрация способна заметно повысить детонационную стойкость.

Почему эта смесь всё равно не стала бензином АИ-95 Евро-5

По октановому числу экспериментальная смесь почти достигла уровня российского АИ-95. Но товарный бензин оценивают не по одному показателю.

Для современного бензина Евро-5 монометиланилин должен отсутствовать. В прежних экологических классах его содержание допускалось в ограниченных концентрациях, но использованные в эксперименте 1,5% превышали даже старые предельные значения.

Поэтому смесь с октановым числом 94,8 нельзя называть полноценным аналогом АИ-95 Евро-5. Она приблизилась к нему только по детонационной стойкости.

Кроме октанового числа, у бензина нормируются состав, испаряемость, стабильность, содержание смол и другие характеристики. Китайский эксперимент показал сильный антидетонационный эффект, но не подтверждал соответствие готового топлива всем этим требованиям.

Исследование нельзя превращать в гаражный рецепт. Автовладелец не знает точного состава бензина в баке и работает с концентрированным химическим веществом. Ошибка в дозировке, неизвестная чистота продукта или неоднородное смешивание делают результат непредсказуемым, тогда как на производстве контролируют всю рецептуру и свойства готового топлива.

Что показал автомобильный тест

Монометиланилин подтвердил репутацию сильного антидетонатора: концентрация 1,5% подняла октановое число на 5,8 пункта и дала автомобилю лучший разгон среди испытанных смесей. Но расход снизился лишь на 2,54%.

Это и есть главный результат эксперимента. Высокое октановое число позволило двигателю эффективнее работать в режимах, где его ограничивала детонация, но не превратилось в сопоставимый выигрыш по экономичности.

Таким образом, читательский совет подтвердился лишь наполовину: монометиланилин действительно очень эффективно повышает октановое число, но считать его готовой заменой обычному октан-корректору нельзя.

Источник испытания: Lin M. et al. Effects of Unconventional Additives in Gasoline on the Performance of a Vehicle. Energies. 2022. Vol. 15. No. 5. Article 1605. DOI: 10.3390/en15051605.