Liczba oktanowa i jej wpływ na moc silnika

Ogólne przekonanie jest takie, że jeśli zalejemy do baku benzynę o wyższej liczbie oktanowej, to samochód będzie jeździł szybciej, dynamiczniej, a do tego w niektórych przypadkach nawet mniej palił. Ogólnie moc silnika wzrośnie przynajmniej o te kilka koni mechanicznych. Nic bardziej mylnego. Tak naprawdę silnik musi zostać dopasowany do konkretnego paliwa, a ono powinno być dobrane do danego silnika i jego stopnia modyfikacji, jeśli takie występują.

Liczba oktanowa, jak już wspominałem, jest wyznacznikiem odporności paliwa na spalanie stukowe. W żadnym przypadku wyższa liczba oktanowa nie podnosi mocy silnika sama w sobie. Co więcej, dodatki w niej zawarte, które mają na celu zwiększyć LO, zmniejszają w efekcie ilość energii, jaką paliwo może dostarczyć z danej jednostki objętości podczas procesu spalania. Przeważnie, wraz ze wzrostem liczby oktanowej, wartość opałowa paliwa maleje, co powoduje tak naprawdę spadek mocy, a nie wzrost.

Oczywiście nieco inaczej ma się sprawa w przypadku silników, które na podstawie np. danych z czujnika spalania stukowego są w stanie regulować kąt wyprzedzenia zapłonu. Komputer wykrywa paliwo o wyższej liczbie oktanowej, zwiększa kąt wyprzedzenia zapłonu (przyspiesza zapłon), może również zmieniać ilość dawki paliwa. Te czynności powodują spalanie się paliwa pod większym ciśnieniem, dzięki czemu moc może faktycznie nieco wzrosnąć, ale tylko w pewnych niewielkich granicach.

Wróćmy jednak do pojęcia wartości opałowej paliwa, bo ta ma właśnie główny wpływ na osiąganą moc w silniku. Jest to ilość ciepła wydzielana przy spalaniu jednostki masy lub objętości paliwa przy jego całkowitym i zupełnym spalaniu. (Z ciekawostek, gaz płynny LPG ma większą wartość opałową w przeliczeniu na kilogram, ale niższą o ok. 20 proc. w przeliczeniu na litr).

I tak wartość opałowa np. gazu LPG, którego liczba oktanowa wynosi 110 oktanów (w praktyce, przeważnie powyżej 100), jest równa ok. 3660 kJ/m3. Dla benzyny 95-oktanowej wartość opałowa wynosi 3860 kJ/m3. Wniosek nasuwa się sam – pomimo większej liczby oktanowej spalenie benzyny dostarczy więcej ciepła, a tym samym mocy w silniku.

Trzeba jednak być ostrożnym w dobieraniu paliwa na podstawie tylko wartości opałowej, ponieważ ilość energii możliwej do uzyskania z jednostki objętości nie zawsze jest wyznacznikiem parametrów danego paliwa. Niektóre z nich zawierają w sobie więcej tlenu i należy przyjąć inny współczynnik stechiometryczny mieszanki paliwowo-powietrznej.

Do komory spalania musi być podana po prostu większa ilość paliwa i efekt zostanie osiągnięty. Temat artykułu jest jednak nieco inny i nie będę w nim poruszał istoty tlenu w paliwie, jego wpływu na temperaturę itd.

Wróćmy do paliw wysokooktanowych. Dlaczego używane są w takim razie w wyścigach, rajdach i innych sportach wyczynowych, w których moc silnika odgrywa jedną z najważniejszych ról? Paliwa takie nadają się do silników mocno wysilonych, przede wszystkim o dużym stopniu kompresji, a więc np. wyposażonych w doładowanie atmosferyczne (turbosprężarka, kompresor), wtrysk podtlenku azotu lub osiągających wysokie prędkości obrotowe.

W takich jednostkach występuje większe ryzyko spalania stukowego i potrzebna jest przed nim odpowiednia ochrona. Tego typu silniki są oczywiście odpowiednio strojone pod konkretne paliwo. Pomimo że wysokooktanowa benzyna będzie wolniej się spalać i ma niższą kaloryczność, to dzięki temu można podnieść stopień sprężania, "przyspieszyć zapłon", zwiększyć doładowanie itd., a stąd bierze się już wzrost mocy.

W samochodach z seryjnymi silnikami powinniśmy tankować paliwo zalecane przez producenta. Jeśli jednostka napędowa została wystrojona pod 98-oktanowe paliwo, to oznacza, że jest to optymalna wartość dla tego silnika. Przy znacznie wyższej liczbie bez przeprowadzenia modyfikacji moc spadnie. Wartość opałowa paliwa będzie słabsza, komputer nie zwiększy na tyle kąta wyprzedzenia zapłonu, aby uzyskać wymierne rezultaty.

Pomysł stosowania np. paliw lotniczych do seryjnych aut jest, mówiąc krótko, poroniony. Benzyna wysokooktanowa (powyżej 100) zawiera często związki ołowiu, które są zabójcze dla katalizatora oraz środowiska naturalnego. Paliwo takie jest również bardzo "suche" – ma słabe właściwości smarne, na czym bardzo szybko mogą ucierpieć wtryskiwacze czy pompa paliwa.

Po zatankowaniu benzyny 95-oktanowej do silnika przystosowanego dla paliwa 98-oktanowego moc również najprawdopodobniej spadnie, pomimo że wartość opałowa będzie wyższa. W takiej sytuacji może pojawić się spalanie stukowe, przed którym miało chronić 98 oktanów. Czujnik spalania stukowego (jeśli taki występuje) "opóźni zapłon" (zmniejszy kąt wyprzedzenia zapłonu), zmniejszając ciśnienie spalania, co będzie prowadzić naturalnie do spadku mocy.

Paliwo wysokooktanowe w seryjnym silniku trzeba stosować z głową. Dla dwóch pozornie podobnych jednostek napędowych efekty mogą być odmienne. Tak naprawdę najczęściej ludzie są oślepiani efektem placebo. Zapłacili więcej, więc szukają usprawiedliwienia w swoich kosztach. Silnik nagle zaczyna spalać im mniej, a samochód jeździć niewiarygodnie szybciej. Do takich historii trzeba podchodzić z dystansem. Konia z rzędem temu, który wykryje przyrost kilku koni mechanicznych.

Jak już wspomniałem w tym artykule, jest to oczywiście możliwe (niewielki wzrost mocy) dzięki obecnie elastycznym na różne paliwa komputerom pokładowym. Nie należy popadać jednak ze skrajności w skrajność. Wysokooktanowe paliwa (mam na myśli głównie benzyny o liczbie oktanowej powyżej 100) mogą narobić więcej szkód w silniku, niż przynieść pożytku. Zwłaszcza wolnossącym.