Co właściwie oznaczają liczby oktanowe?

Portal GaNews opublikował fragmenty bloga Dean’a Billing’a, dyrektora Aviation Fuel Club, który wypowiedział się w kwestii oktanów w paliwach lotniczych.

Blog: „Po pierwsze, chciałbym powiedzieć, że oktan nie jest wyznacznikiem mocy. Należy pamiętać, że liczba oktanowa nie jest specyfikacją lub pomiarem energii benzyny, czy jej jakości. Liczba oktanowa jest miarą zdolności paliwa do spalania w sposób kontrolowany, zamiast wybuchania i detonacji w sposób niekontrolowany. Im wyższa liczba oktanowa tym bardziej odporne jest paliwo na detonację w silniku o podwyższonym stopniu sprężania.

Pojawia się naprawdę kłopotliwy aspekt liczby oktanowej dla benzyny. Jest ich mnóstwo - RON, MON, ISO, AKI, a niektórych nawet nie pamiętam. Jedynymi, dotyczącymi AVGAS-u i paliw samochodowych są RON, MON i AKI. Oto definicje z Wikipedii: "Najczęstszym typem liczby oktanowej na świecie jest badawcza liczba oktanowa (RON). RON jest określana poprzez użycie paliwa w silniku testowym o zmiennym sprzężeniu w warunkach kontrolowanych oraz przy porównaniu wyników z tymi dla mieszanki izooktanu i n-heptanu".

Istnieje inny rodzaj liczby oktanowej, zwany motorową liczbą oktanową (MON) lub lotniczą ubogą liczba oktanowa, która jest lepszą miarą tego, jak zachowuje się paliwo pod obciążeniem, ponieważ zdefiniowane jest na 900 obr/min prędkości obrotowej silnika, a nie 600 obr/min jak dla RON. Badania MON wykorzystują podobny silnik testowy do tego stosowanego w badaniach RON, ale z podgrzaną wcześniej mieszaniną paliwa, wyższymi prędkościami obrotowymi silnika i zmienną fazą jego zapłonu. W zależności od składu paliwa, MON nowoczesnej benzyny wyniesie około 8 do 10 punktów mniej niż RON, jednak nie ma bezpośredniego związku pomiędzy RON i MON.

Avgas wykorzystuje wyłącznie system oceny MON. Składa się on z dwóch liczb, ubogiego i bogatego MON. Już kiedy to zacząłem latać ponad 40 lat temu, każdy Avgas był określany obydwoma numerami. Pamiętam, gdy mieliśmy 80/87, 91/96, 100/130 i 115/145. Dziś postanowiono opisać Avgas tylko ubogą liczbą oktanową MON, która jest mniejszą liczbą z pary. Mamy 82UL, 91UL, 94UL i 100LL, choć 82UL i 94UL nie są produkowane przez żadną znaną mi rafinerię, a 91 UL, jeżeli jest robiona, to jedynie do wojskowych bezzałogowych samolotów z silnikami Rotax. 100LL ma taką samą liczbę oktanową jak 100/130 z dawnych czasów, ale odpowiada tej oktanowej o niższym wskaźniku ołowiu 91/96 i ma ten sam niebieski barwnik.

Więc co z bezołowiową benzyną samochodową, którą niektórzy piloci nazywają "mogasem"? W historii benzyny samochodowej, marketing zawsze miał kluczowe znaczenie. Powrót do paliw sprzed benzyny bezołowiowej był konieczny, a firmy paliwowe wprowadziły do obrotu "zwykłą" i "najwyższą". Dawano do zrozumienia, że "najwyższe" miały więcej "mocy" i mogą sprawić, że samochód lepiej działa, Fakt ten miał miejsce przed rozpoczęciem II wojny światowej. Różnica między zwykłym i najwyższym nie była niczym więcej, niż tylko ilością Tetra-etylo Lead (TEL) wkomponowaną w benzynę.

Tymczasem lotnictwo ulepszało paliwo i mierzyło je w "oktanach", zwłaszcza z nadejściem II wojny światowej. W tym samym czasie funkcjonował wtedy 70 oktanowy Avgas i 40 oktanowa benzyna samochodowa. W czasie wojny wojskowe zapotrzebowanie wzbudziło w przemyśle rozwój 100/130 i 115/145. Kierowcy słyszeli o tych liczbach "oktanów" i myśleli,  że zwykła benzyna samochodowa musi mieć około 80/87 a "premium" 100 oktan plus, chociaż firmy paliwowe nie potrzebowały reklamować żadnych liczb oktanowych i - gdyby tak było, prawdopodobnie używałyby liczby RON, ponieważ była ona
wyższa.

Od 1970 roku, rząd zobowiązał się do wydobycia TEL z benzyny ze względów ekologicznych, ponieważ nie odpowiadały katalizatorom w samochodach. W 1996 roku, specyfikacje dla benzyny bezołowiowej zostały zakończone w postaci ASTM D4814. TEL, który był wykorzystany do podniesienia liczby oktanowej w AVGAS-ie i paliwie samochodowym został następnie usunięty, gdyż procesy rafineryjne poprawiły się tak, że zamiennik wysoko – oktanowej benzyny bezołowiowej w stosunku do starej samochodowej benzyny z ołowiem, mógł być opłacalnie produkowany. Niektórzy producenci benzyny myśleli, że nowe bezołowiowe produkty powinny być promowane z liczbą oktanową MON, podobnie jak paliwo lotnicze, a inni chcieli wprowadzić na rynek benzynę samochodową ze specyfikacją RON, która była wyższa, ponieważ wierzyli, że to była przewaga marketingowa, jeżeli konsument myśli że benzyna jest "mocniejsza".

Dla osiągnięcia kompromisu, przemysł zgodził się na "Anti Knock Index" lub AKI, który został określony przez wyciągniecie średniej z ocen liczby oktanowej MON i RON. (Matematycznie AKI jest obliczana przez dodanie MON i RON i podzielenie przez 2). Dlatego etykiety na wszystkich pompach paliwowych posiadają liczbę oktanową z dopiskiem obok lub poniżej, który informuje o metodzie (R + M) / 2. Przemysł skupił się na trzech rodzajach benzyny, 87 AKI, 89 AKI i 91 AKI (lub wyższej). Te stopnie nie są określone w ASTM (American Society for Testing and Materials ) D4814, ale przez państwa czy producentów sprzętu.

Dlatego zwykła benzyna w stanach w obrębie Gór Skalistych ma często 85 AKI, zamiast 87 AKI, który znajdziemy bliżej poziomu morza. Niemniej paliwo premium zawsze ma 91 AKI lub powyżej, z 93 AKI w wielu stanach na wschód od Gór Skalistych. Nie znam amerykańskich samochodów, których instrukcje wymagają lepszej niż benzyny bezołowiowej premium 91 AKI i tylko Petersen "wysoki stopień kompresji” STC i Rotax 912ULS wymaga paliwa samochodowego 91AKI. Lycoming mówił o konieczności paliwa samochodowego 93 AKI dla swoich silników sportowych O-360 i jednocześnie oświadczył publicznie, że ma zamiar znaleźć wyjątkowe specyfikacje ASTM, ale nigdy tego nie zrealizował.

Więc pamiętaj, zarówno "oktan" i "AKI" to miary odporności na detonację i nie mają nic wspólnego z mocą i jakością benzyny”.