Научный руководитель: Пащенко Василий Михайлович, Д.б.н. (Агрофизика)
Соавторы: Колосов Александр Анатольевич, Синицын Денис Владимирович

Целью исследований ставилась разработка экспресс-метода определения октанового числа (ОЧ) автомобильных бензинов. ОЧ бензина - общепринятая оценка детонационной стойкости бензина, а также один из основных показателей, характеризующий качество бензина для потребителей. Существующие методы определения ОЧ можно классифицировать на моторные и безмоторные. Моторные методы предполагают испытание бензинов на двигателях (на одноцилиндровых специальных двигателях в лабораторных условиях, на полноразмерных двигателях в стендовых или дорожных условиях). Безмоторные методы определяют ОЧ топлива по его физико-химическим параметрам. На сегодняшний день не имеется одновременно точного и оперативного метода определения ОЧ.

Так как оценка детонационной стойкости автомобильных бензинов октановыми числами является традиционной, то все безмоторные методы анализа топлив, измеряя их физико-химические параметры, итоговый результат выражают в октановых числа, т.е. физические методы определения ОЧ бензина включают предварительное построение зависимости (графика, таблицы и др.) информационного параметра от ОЧ эталонных бензинов, определенных на моторной установке, и последующую идентификацию ОЧ анализируемой пробы по этой зависимости.

Теоретической основой созданного электромагнитного метода служит известная взаимосвязь электрофизических параметров нефтепродуктов (диэлектрическая и магнитная проницаемость) со структурными и фазовыми превращениями в смесях. В процессе проведения измерений бензин служил диэлектрической средой в измерительном конденсаторе и магнитной средой в измерительной индуктивности. Измерительный конденсатор и катушка индуктивности образуют колебательный контур, резонансная частота w ₀ которого определяется диэлектрической проницаемостью e и магнитной проницаемостью m исследуемого сорта бензина.

1. Для созданной экспериментальной установки получены значения резонансной частоты w ₀ для различных бензинов.
2. Выявлена закономерность: с повышением ОЧ бензинов резонансная частота w ₀ в колебательном контуре снижается.
3. По значениям резонансной частоты w ₀ и параметрам колебательной системы (число витков катушки индуктивности, геометрические параметры конденсатора, сила тока) рассчитаны произведения диэлектрической и магнитной проницаемости e Ч m для различных бензинов.
4. Выявлена закономерность: с повышением ОЧ значение e Ч m увеличивается.
5. Построены зависимости w ₀ от ОЧ и e Ч m от ОЧ, что позволяет создать калибровочные кривые и переводить результаты измерений непосредственно в октановые числа.

1. На экспериментальной установке определены значения скоростей распространения ультразвуковой волны V для различных бензинов в диапазоне температур 20 - 60⁰С.
2. У бензинов с различными ОЧ различаются не только абсолютные значения скорости распространения ультразвуковой волны V, но и температурные коэффициенты a , где a =dV/dt, т.е. a характеризует быстроту изменения скорости V ультразвуковой волны в бензине с ростом температуры t.
3. Выявлены закономерности:

1. Чем выше ОЧ бензина, тем ниже скорость V распространения в нем ультразвуковой волны;
2. Для всех бензинов a < 0;
3. Чем выше ОЧ бензинов, тем меньше |a |.

4. По полученным результатам выведена эмпирическая формула для определения ОЧ бензина по значениям скоростей V₁ и V₂, соответствующим температурам бензина соответственно при t₁=20^oC и t₂=40^oC. Формула имеет вид:



где ОЧ(АИ)-октановое число бензина, соответствующее октановому числу бензина, определенному исследовательским методом.

5. Построены зависимости скорости V ультразвука от температуры t для разных бензинов и зависимость температурного коэффициента a от ОЧ бензина, что позволяет переводить результаты измерений в октановые числа без использования эмпирической формулы.
6. Достоинство ультразвукового метода заключается в использовании динамической зависимости информационного параметра a от ОЧ бензина, что значительно понижает возможность ошибки при измерении.