Oktaaniluku

Kohteesta Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Männän kierto sylinterissä. Suuri puristussuhde tarkoittaa suurempaa eroa tilojen 1 ja 2 välisissä sylinterin tilavuuksissa.

Oktaaniluku on polttoaineen puristuskestävyyttä ilmaiseva luku. Mitä korkeampi oktaaniluku, sitä suurempi on sallittu puristussuhde. Puristussuhde kertoo kuinka paljon polttoaine-ilma -seosta puristuu moottorin sylinterissä yhden männän kierroksen aikana. Suuri puristussuhde tarkoittaa suurempaa määrää seosta ja siten suurempaa sylinterissä olevaa painetta, joka puolestaan yleensä parantaa moottorin tehoa (hyötysuhteen kasvun kautta) suhteessa samanlaiseen, mutta pienemmän puristussuhteen moottoriin.[1]

Liian pienen oktaaniluvun polttoaine aiheuttaa moottorille vahingollista nakutusta eli polttoaineseoksen liian nopeaa räjähdysmäistä syttymistä tasaisen palamisen sijaan. Toistuvat räjähdykset saavat moottorin pitämään nakuttavaa ääntä, josta nakutuksen nimi johtuu. Karkeana sääntönä voidaan sanoa että mitä suurempi puristussuhde on, sitä todennäköisemmin moottori nakuttaa, ja mitä suurempi polttoaineen oktaaniluku on, sitä epätodennäköisemmin moottori nakuttaa.[1] Dieselöljylle mitataan oktaaniluvun sijaan syttymisherkkyyttä kuvaava setaaniluku. Jos polttoaineen setaaniluku on suuri, sen oktaaniluku on pieni.[2]

Oktaaniluku ei kerro bensiinin laadusta "laadusta". Korkeampioktaaninen seos ei välttämättä sisällä enempää energiaa. Se ei välttämättä pala nopeammin tai anna parempaa käyttötehoa. Yleensä se on kallimpaa siksi, että öljyssä on vain tietty määrä oikean oktaaniluvun jakeita ja siitä poikkeavat jakeet vaativat jatkojalostusta, mikä maksaa. Kuitenkin moottoria voidaan käyttää suuremmalla huipputeholla ilman nakutusongelmia, jos oktaaniluku on korkeampi.

Oktaaniluvun määritelmä[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Oktaaniluku määritetään vertaamalla polttoainetta n-heptaanin ja 2,2,4-trimetyylipentaanin[a] seoksiin siten, että etsitään sellainen n-heptaanin ja 2,2,4-trimetyylipentaanin seossuhde, jolla testimoottorin nakuttaminen alkaa samalla puristussuhteella kuin vertailtavan polttoaineen. Jos polttoaineen oktaaniluku on 95, sen nakutusominaisuudet ovat samat kuin seoksen, jossa on 95 tilavuusprosenttia 2,2,4-trimetyylipentaania ja 5 tilavuusprosenttia n-heptaania.[1] 95-bensiinissä ei kuitenkaan ole 95 % oktaania.

Koska oktaaniluku on täysin kokeellinen mitta, eli sille ei ole varsinaista teoreettista vastinetta, se riippuu paljon mittausmenetelmästä. Standardimoottorille saatu oktaaniluku on ns. RON (Research Octane Number), eli tutkimusoktaaniluku. RON mitataan tietynlaisissa olosuhteissa yksisylinterisellä tutkimusmoottorilla, joka pyörii 600 kierrosta minuutissa, ja jonka puristussuhdetta muutetaan mittauksen aikana oktaaniluvun saamiseksi. Huipputehoa tiekäytössä kuvaava mittaus tuottaa luvun MON (Motor Octane Number), eli moottorioktaaniluvun. MON mitataan muuten samalla tapaa ja samanlaisella tutkimusmoottorilla, mutta se pyörii 900 kierrosta minuutissa. MON on yleensä 8–10 oktaanilukua pienempi. Euroopassa käytetään lukua RON ja Yhdysvalloissa yleensä RON- ja MON-lukujen keskiarvoa, eli AKI-lukua (eng. anti-knock index).[1]

Oktaaniluku voi olla suurempi kuin 100, sillä jotkin polttoaineet vastustavat nakutusta vieläkin paremmin kuin puhdas 2,2,4-trimetyylipentaani.[1] Esim. E85:n RON on yli 104.[3] Asteikkoa, joka ilmoittaa suurimman sallitun puristussuhteen kullakin oktaaniluvulla on siis ekstrapoloitu (matemaattisesti arvioitu) suuremmille oktaaniluvuille kuin 100.

Historia[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Kevyemmät eli alempioktaaniset öljyjakeet sopivat huonommin moottorikäyttöön, koska ne syttyvät liian helposti itsekseen, joten öljynjalostajat pyrkivät nostamaan oktaanilukua ja tekemään kevyemmistä jakeista korkeampioktaanisia. Suomessa lisättiin bensiiniin tetraetyylilyijyä (Pb(C2H5)4) oktaaniluvun nostamiseksi. Suomessa lyijyn käyttöä vähennettiin 1980-luvulla ja se lopettiin 1994.[2] Nykyään on siirrytty happipitoisiin lisäaineisiin, kuten metyyli-tert-butyylieetteriin. Yhdysvalloissa, missä MTBE on maaperän saastumisen vuoksi kielletty, käytetään 2,2,4-trimetyylipentaania itseään.

Oktaaniluku määritetään oktaanista ja heptaanista siksi, että entisaikaan puhdasta heptaania oli saatavilla vain erään mäntylajin pihkasta.[4]

Aineiden oktaanilukuja[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Alkaanien oktaaniluku kasvaa molekyylin hiiliketjun pidentyessä. Sykloalkaaneilla (esim. sykloheksaani) on suurempi oktaaniluku kuin ja alkaaneilla (heksaani), ja aromaattisilla tätäkin suurempi (bentseeni).[1]

Aineiden RON-lukuja[1]
Aine RON Aine RON
Butaani 93 Metyylisykloheksaani 75
Pentaani 62 2,2-Dimetyylipentaani 93
1-Penteeni 91 2,2,3-Trimetyylibutaani 113
2-Metyyli-2-buteeni 97 Tolueeni 124
2-Metyylibutaani 99 2-Metyyliheptaani 23
2,2-Dimetyylipropaani 100 Etyylisykloheksaani 43
Syklopentaani 101 1,3-Dimetyylisykloheksaani 67
Heksaani 25 1,4-Dimetyylisykloheksaani 68
2-Metyylipentaani 73 2,3-Dimetyyliheksaani 71
3-Metyyli-2-penteeni 78 1,2-Dimetyylisykloheksaani 81
Sykloheksaani 83 2,2,4-Trimetyylipentaani 100
Metyylisyklopentaani 91 2,2,4-Trimetyyli-2-penteeni 113
2,2-Dimetyylibutaani 92 orto-Ksyleeni 120
2,3-Dimetyylibutaani 92 Etyylibentseeni 124
4-Metyyli-2-penteeni 99 2,4,4-Trimetyyli-1-penteeni 125
Bentseeni 106 meta-Ksyleeni 145
Heptaani 0 para-Ksyleeni 146
2-Metyyliheksaani 44 Propyylibentseeni 127
1-Hepteeni 60 Isopropyylibentseeni 132
Etanoli 111 1,3,5-Trimetyylibentseeni 171

Huomiot[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. 2,2,4-trimetyylipentaani on eräs oktaanin isomeeri, jota kutsutaan hyvin usein virheellisesti iso-oktaaniksi. Iso-oktaani on oikeasti 2-metyyliheptaania.[1]

Lähteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. a b c d e f g h Schobert, Harold H: Chemistry of fossil fuels and biofuels, s. 43, 225-229. Cambridge, Englanti: Cambridge University Press, 2013. DOI: /10.1017/CBO9780511844188. OCLC: 859139114. ASIN: 0521114004. ISBN 9780521114004. Teoksen verkkoversio.
  2. a b Bensiiniopas - Neste Arkistoitu 29.12.2017. Viitattu 9.3.2016.
  3. St1 Oy: Korkeaseosetanoli RE85 - Tuotetieto (pdf) 15.3.2018. Viitattu 19.4.2018.
  4. http://www.vintagebonanza.com/octane.htm Arkistoitu 7.12.2017. Viitattu 26.10.2013. (englanniksi)