Mi az az oktánszám?

Behúzódsz egy benzinkútra, és három lehetőség közül választhatsz: normál, középkategóriás vagy prémium – természetesen mind benzin, hiszen igazi üzemanyagválaszték jelenleg nem létezik Amerikában. De elgondolkodott már azon, hogy mit jelent az a három szám – 87, 89 és 93 vagy valami hasonló variáció – a kúton?

Naná, talán már hallotta, hogy ezek a számok az oktánszámot jelölik. De ha nem tudod, mi az az oktánszám, és mire jó, akkor ez a válasz körülbelül annyira hasznos, mintha azt mondanád valakinek, aki nem ismeri a tőzsdét, hogy a Dow három ponttal emelkedett.

A rövid válasz az, hogy az oktánszám azt méri, hogy mekkora tömörítést bír ki az üzemanyag, mielőtt meggyullad. Vagy laikus nyelven: minél magasabb az oktánszám, annál kisebb a valószínűsége, hogy az üzemanyag magasabb nyomáson előgyullad (értsd: váratlanul felrobban) és károsítja a motort. Ezért van az, hogy a nagyobb sűrítésű motorokkal rendelkező teljesítményű autókhoz magasabb oktánszámú (prémium) üzemanyagra van szükség. Lényegében a magasabb oktánszámú üzemanyagok kompatibilisek a nagyobb sűrítésű motorokkal, amelyek növelhetik a hatékonyságot és a teljesítményt, miközben potenciálisan csökkenthetik a károsanyag-kibocsátást az üzemanyag teljesebb elégetése révén.

Ez a rövid válasz. A hosszú válasz egy kicsit bonyolultabb, és némi megértést igényel, hogy autóink pontosan hogyan alakítják át a tartályainkban lévő folyékony üzemanyagokat energiává, ami az utakon való haladáshoz szükséges. Szóval, emberek, tegyétek fel a tanulósapkátokat, az óra hivatalosan is megkezdődött.

A bal oldali képen egy animáció látható arról, hogy mi hajtja az utakon közlekedő belsőégésű motorok (ICE-k) túlnyomó többségét, amit négyütemű ciklusnak nevezünk. Az 1. lépés során a jobb oldali cső (az úgynevezett szívószelep) felfelé nyílik, miközben a dugattyú egyidejűleg lefelé mozog. Ezáltal levegő és üzemanyag keveréke (kék színnel ábrázolva) kerül a hengerbe. Ezután a 2. lépésben a dugattyú ismét felfelé mozog, összenyomva a levegőt és az üzemanyagot, növelve a hőmérsékletet és a nyomást a hengerben. A 3. lépés azután kezdődik, hogy a levegő-üzemanyag keveréket az autó gyújtógyertyája meggyújtja. Ez a lépés hozza létre azt az energiát, amely ténylegesen meghajtja az autót: a felrobbanó levegő/üzemanyag keverék által generált erő visszanyomja a dugattyút lefelé, elfordítja az autó forgattyútengelyét, és végül mozgásba hozza az autót. Ezt követi a 4. lépés, amikor a dugattyú visszamegy felfelé, és az elégett levegő/üzemanyag maradékát (amit kipufogógáznak nevezünk, és barna színnel ábrázolunk) kilöki a bal oldali csövön vagy kipufogónyíláson. Ezután a ciklus kezdődik elölről.

Szóval mi köze van ennek az oktánszámhoz? Tulajdonképpen mindenhez. Mint fentebb említettük, minél magasabb az oktánszám, annál nagyobb nyomást bír el az üzemanyag anélkül, hogy előgyulladna. Ez lehetővé teszi a különböző lehetőségeket, amelyek növelhetik a teljesítményt és a hatékonyságot, miközben a károsanyag-kibocsátás csökkentésének képességét is hozzáadják. Ezek a lehetőségek közé tartozik a sűrítési arány növelése, a szikragyújtás időzítésének megváltoztatása, kevesebb üzemanyag befecskendezése a hengerbe, és így tovább. Ezenkívül a magasabb oktánszámmal üzemelő motorok teljesebben elégetik az üzemanyagot – ami kevesebb károsanyag-kibocsátást jelent a kipufogógázban. Egy MIT tanulmány még azt is becsülte, hogy ha a magasabb oktánszámú üzemanyagok és az ezekhez tervezett motorok szélesebb körben elterjednének, az USA 35 millió tonnával csökkenthetné éves CO2-kibocsátását.

Ezzel a tudással a kezünkben most visszatérhetünk a 87, 89 és 93-as számokhoz. A 87 a szabványos oktánszám, amelyre a legtöbb autómotort tervezték. Vagy másképp fogalmazva, a 87-es vagy magasabb oktánszámú motorok képesek elviselni a legtöbb autóban használt sűrítési arányokat. Ha ennél alacsonyabb, akkor a motort károsító előgyulladást vagy kopogást kockáztatunk – ezek a folyamatok akkor következnek be, amikor a sűrítési arány több nyomást és hőt generál, mint amennyit az üzemanyag elbír, ami miatt az üzemanyag idő előtt ég el, és a dugattyúnak nyomódik, miközben az még a 2. lépésben felfelé mozog. És mivel a 87-es oktánszám a ma a legtöbb motorban használt üzemanyag szabványos oktánszáma, a 89 és 93 oktánszámú üzemanyagok csak azért különböznek egymástól, mert nagyobb hőt és nyomást tudnak kezelni, mielőtt maguktól meggyulladnának. Ez viszont azt jelenti, hogy nagyobb sűrítési arányra tervezett teljesítményű motorokban is működhetnek. Ez azt is jelenti, hogy bár a magasabb oktánszámú üzemanyagok nem károsítják a 87 oktánszámú üzemanyagra tervezett motorokat, de nem is jelentenek előnyt.

És ezzel meg is van. Az oktánszám egyszerűen azt méri, hogy az üzemanyag mennyi hőt és nyomást képes elviselni, mielőtt felrobban, és – egy megfelelően tervezett motorral együtt – a magasabb oktánszámú üzemanyag növelheti a teljesítményt és a hatékonyságot, miközben csökkenti a károsanyag-kibocsátást.

Az osztály elbocsátva.