18Авг

Октановое число этанола: В чём плюсы и минусы биоэтанола — ДРАЙВ

Содержание

В чём плюсы и минусы биоэтанола — ДРАЙВ

  • Войти
  • Регистрация
  • Забыли пароль?
  • user
  • Выход
Найти ДРАЙВ
  • Наши
    тест-драйвы
  • Наши
    видео
  • Цены и
    комплектации
  • Сообщество
    DRIVE2
  • Новости
  • Наши тест-драйвы
  • Наши видео
  • Поиск по сайту
  • Полная версия сайта
  • Войти
  • Выйти
  • Acura
  • Alfa Romeo
  • Aston Martin
  • Audi
  • Bentley
  • Bilenkin Classic Cars
  • BMW
  • Brilliance
  • Cadillac
  • Changan
  • Chery
  • CheryExeed
  • Chevrolet
  • Chrysler
  • Citroen
  • Daewoo
  • Datsun
  • Dodge
  • Dongfeng
  • DS
  • FAW
  • Ferrari
  • FIAT
  • Ford
  • Foton
  • GAC
  • Geely
  • Genesis
  • Great Wall
  • Haima
  • Haval
  • Hawtai
  • Honda
  • Hummer
  • Hyundai
  • Infiniti
  • Isuzu
  • JAC
  • Jaguar
  • Jeep
  • KIA
  • Lada
  • Lamborghini
  • Land Rover
  • Lexus
  • Lifan
  • Maserati
  • Mazda
  • Mercedes-Benz
  • MINI
  • Mitsubishi
  • Nissan
  • Opel
  • Peugeot
  • Porsche
  • Ravon
  • Renault
  • Rolls-Royce
  • Saab
  • SEAT
  • Skoda
  • Smart
  • SsangYong
  • Subaru
  • Suzuki
  • Tesla
  • Toyota
  • Volkswagen
  • Volvo
  • Zotye
  • УАЗ
  • Kunst!
  • Тесты шин
  • Шпионерия
  • Автомобизнес
  • Техника
  • Наши дороги
  • Гостиная
  • Автоспорт
  • Авторские колонки
  • Acura
  • Alfa Romeo
  • Aston Martin
  • Audi
  • Bentley
  • BCC
  • BMW
  • Brilliance
  • Cadillac
  • Changan
  • Chery
  • CheryExeed
  • Chevrolet
  • Chrysler
  • Citroen
  • Daewoo
  • Datsun
  • Dodge
  • Dongfeng
  • DS
  • FAW
  • Ferrari
  • FIAT
  • Ford
  • Foton
  • GAC
  • Geely
  • Genesis
  • Great Wall
  • Haima
  • Haval
  • Hawtai
  • Honda
  • Hummer
  • Hyundai
  • Infiniti
  • Isuzu
  • JAC
  • Jaguar
  • Jeep
  • KIA
  • Lada
  • Lamborghini
  • Land Rover
  • Lexus
  • Lifan
  • Maserati
  • Mazda
  • Mercedes-Benz
  • MINI
  • Mitsubishi
  • Nissan
  • Opel
  • Peugeot
  • Porsche
  • Ravon
  • Renault
  • Rolls-Royce
  • Saab
  • SEAT
  • Skoda
  • Smart
  • SsangYong
  • Subaru
  • Suzuki
  • Tesla
  • Toyota
  • Volkswagen
  • Volvo
  • Zotye
  • УАЗ

Спирты, октановые числа — Справочник химика 21

    В связи с удорожанием нефти и ограничением применения ТЭС в последние годы во многих странах мира наметилась тенденция к возрастающему использованию кислородсодержащих соединений в товарных высокооктановых автобензинах. Среди кислородных соединений достаточно широкое применение находят метиловый (МС), этиловый (ЭС) и грег-бутиловый спирты (ТБС), метил-грет бутиловый эфир (МТБЭ), обладающие (табл. 8.3) высокими октановыми числами, низкими температурами кипения, что позволяет повысить 04 головных фракций и тем самым улучшить коэффициент распределения ДС, а также достаточно высокой теплотой сгорания. Особенно быстрыми [c.209]
    Изопропиловый эфир (СдН,)20, который является побочным продуктом, можно использовать для повышения октанового числа бензинов (добавляется в бензин в количестве 20%). Выход изопропилового спирта достигает 95—99%, а втор-бутилового —90%. Большую часть изопропилового спирта используют для производства ацетона, значительное количество применяют как растворитель, в форме сложных эфиров, как антифриз и т. д. [c.202]     Это метиловый (МС), этиловый (ЭС) и трет-бутиловый (ТБС) спирты, метил-трет-бутиловый эфир, обладающие высокими октановыми числами, низкими температурами кипения (табл, б. З), что повыи1г1ет октановое число головных фракций и тем самым улучшить коэффициент распределения детонационной стойкости по фракциям. [c.61]

    МТБЭ и ЭТБЭ. Октановые числа смешения эфиров несколько ниже, чем у метилового и этилового спиртов, однако это компенсируется другими преимуществами, к которым следует отнести низкую токсичность, хорошую совместимость с топливом и гидролитическую устойчивость, высокие антикоррозионные свойства. [c.128]

    Большой интерес всегда вызывал вопрос об использовании в качестве моторных топлив низших спиртов. Многие из них имеют октановое число от 92 до 100 и выше [298, 299]. Этиловый спирт иногда использовался как компонент топлив, если существовал недостаток в продуктах нефтяного происхождения, однако стандартами такое использование спиртов не предусматривалось. Спирты не нашли широкого применения в качестве компонента топлива и по причине высокой стоимости, и вследствие некоторых технических особенностей. Дело в том, и это одна из самых серьезных причин, что при попадании в топливо небольших количеств воды — за счет ли абсорбции из воздуха или через воздушники емкостей, где находится топливо, содержащее спирт, — оно расслаивается.[c.433]


    Автомашины, способные использовать различные виды топлива (метанол, бензин или любую их смесь), широко представлены на выставках автотехники в США в 90-е годы. В любой современной автомашине можно без всяких переделок использовать смесь 90% бензина и 10% метилового спирта — так называемый газохол. Помимо увеличения октанового числа, важно еще, что метанол можно получать из самых разных источников из природного газа, зерна, угля, древесины — это способствует сохранению нефтяных ресурсов. [c.210]

    Метанол и этанол прекрасно растворяются в бензине, имеют неплохие октановые числа смешения, но растворимы и в воде. А поскольку в товарных бензинах всегда есть вода, то спирт будет переходить в водную фазу и с ней отслаиваться. В резервуарах при хранении он окажется внизу. Чтобы этого не происходило, требуется добавка гомогенизатора, например изобутилового спирта, а это уже дороже. С МТБЭ этой проблемы нет, он растворим только в бензине.[c.94]

    Получаемые продукты состоят из парафиновых и олефиновых углеводородов, большей частью линейного строения и с концевым положением двойной связи, а также из некоторого количества кислородсодержащих соединений (спирты и кетоны). По фракционному составу углеводороды представляют собой смесь низших гомологов (Сз—С4), бензина, дизельного топлива, мягкого и твердого парафина. Групповой, и фракционный состав продуктов можно заметно варьировать, изменяя температуру, давление и катализаторы. В частности, синтез можно направить на преимущественное образование углеводородов изостроения, обладающих более высоким октановым числом, линейных а-олефинов и т. д. В последнее время в патентной литературе предлагаются новы

Топливо для двигателей скоростных автомобилей

Топливо для двигателей скоростных автомобилей

Основные свойства топлива

Топливо, применяемое для высокофорсированных двигателей, должно обладать следующими свойствами:

  1. Стойкостью в отношении детонации, чтобы обеспечить возможность работы двигателя с высокими степенями сжатия и давлениями наддува.
  2. Высокой теплотворностью.
  3. Хорошей испаряемостью.

Качество того или иного топлива зависит от его элементарного состава и химической структуры. Большинство топлив представляет собою углеводородные соединения, а в состав спиртов входит также и кислород.

Автомобильные и авиационные бензины состоят из различных углеводородов, относящихся даже к различным группам.

Антидетонационные свойства топлива. Антидетонационная стойкость топлива для высокофорсированного двигателя приобретает в настоящее время особенно большое значение. Детонация представляет собою ненормальный процесс сгорания, протекающий с очень высокими скоростями (около 2000—3000 м/сек). Внешними признаками детонации служит появление резкого металлического стука, перегрев двигателя, неполное сгорание топлива, заметное по появлению черного дыма. Появление детонации вызывает уменьшение мощности двигателя и создает резко возрастающие нагрузки на детали шатунно-кривошипного механизма. Склонность топлива к детонации усиливается с повышением давления и температуры в копне хода сжатия.

Так как повышение давления в конце хода сжатия является одним из основных условий повышения мощности двигателя, то у двигателей без нагнетателей повышают степень сжатия, а у двигателей с нагнетателями — давление наддува. Пределом повышения давления в конце хода сжатия является возможность возникновения детонации, в связи с чем особенное значение приобретает антидетонационная стойкость топлива, которую повышают различными способами.

Появление детонации зависит также от условий работы двигателя. С увеличением числа оборотов коленчатого вала двигателя (а следовательно, и с увеличением скорости поршня) при постоянном открытии дросселя детонация уменьшается, так как с увеличением числа оборотов снижаются давления и температуры процесса сгорания.

Стойкость топлива в отношении детонации определяется его октановым числом при работе двигателя на обедненной смеси. Октановое число является условной величиной, показывающей стойкость данного топлива по отношению к детонации по сравнению со смесью двух углеводородов гептана и изооктана. Процентное содержание изооктана в смеси с гептаном, дающей такую же антидетонационную стойкость, как данное топливо, является для последнего его октановым числом.

Изооктан является наиболее стойким в отношении детонации углеводородом, поэтому чем больше его содержание в смеси, тем выше ее антидетонационные свойства. Следовательно, топлива имеют тем большую стойкость в отношении к детонации, чем выше их октановое число.

В табл. 14 приведен элементарный состав некоторых углеводородов и спиртов и даны их октановые числа.

Таблица 14
Элементарный состав некоторых углеводородов и их октановые числа
Наименование углеводорода (или спирта)ГруппаХимическая формулаЭлементарный составОктановое число
CНO
МетанПарафиноваяCh575,025,0125
Этан»C2H680,020,0125
Пропан»C3H881,818,2125
Бутан»C4h2082,817,291
Гексан»C6h2483,716,359
Гептан»C7h2684,016,00
Октан»C8h2884,215,8—19
Изооктан»C8h2884,516,0100
БензолАроматическаяC6H692,37,796
Толуол»C7H891,48,6106
Ксилол»C8h2090,69,4100
Спирт этиловыйСпиртоваяC2H5OH52,213,034,8100
Спирт метиловый»CН3OH37,512,550,0100

Обычные автомобильные бензины имеют в своем составе различные углеводороды. Качество автомобильных бензинов определяется ГОСТ 2084-48 (табл. 15).

Таблица 15
Бензины автомобильные (по ГОСТ 2084-48)
Физико-химические свойстваМарки бензина
A-66А-70А-74
Октановое число667074
Содержание этиловой жидкости Р-9 в 1 кг бензина (в мл), не более1,51,5Отсутствует
Фракционный состав:   
температура начала перегонки (в °), не ниже35
10% перегоняется при температуре (в °), не выше797970
50% перегоняется при температуре (в °), не выше145145105
90% перегоняется при температуре (в °), не выше195195165
Конец кипения (в °), не выше205205180
Остаток в колбе (в %), не более1,51,51,5
Остаток и потери (в %) в сумме, не более4,54,52,5
Упругость паров по Рейду (в мм рт. ст.), не более500500500
Содержание фактических смол в 100 мл бензина (в мг), не более10106
Индукционный период (в мин.), не менее240240600
Содержание серы (в %), не более0,150,150,1
Проба на медную пластинкуВыдерживает
Содержание водорастворимых кислот и щелочейОтсутствует
Содержание механических примесей и воды»

Как видно из приведенных таблиц, обычные автомобильные бензины имеют относительно невысокие октановые числа.

Для улучшения антидетонационных качеств бензинов к ним добавляют специальные антидетонаторы. Наиболее сильно действующим антидетонатором является тетраэтиловый свинец, его действие в 600 раз сильнее действия бензола. В чистом виде тетраэтиловый свинец не применяется, а обычно используется в виде так называемой этиловой жидкости марки Р-9. В состав этиловой жидкости входят компоненты, предотвращающие отложение свинца на клапанах, электродах свечи и стенках камеры сгорания.

Присадка незначительных (не более 3 см³ на 1 кг бензина) количеств этиловой жидкости намного улучшает антидетонационные свойства бензинов. Дальнейшее увеличение количества этиловой жидкости в присадке не дает заметного улучшения антидетонационной стойкости бензина.

В табл. 16 приведены данные по результатам присадки этиловой жидкости.

Таблица 16
Октановые числа бензинов с присадкой этиловой жидкости (по Забрянскому)
Наименование топливаОктановые числа при добавлении этиловой жидкости, см³/кг
0123
Бакинский авиационный бензин Б-5956757982
Бакинский авиационный бензин Б-7073828689
Бакинский авиационный бензин Б-7878869092
30% бензола + 70% Б-70778991
30% алкилбензола + 70% Б-5973848790

Для двигателей спортивных и гоночных автомобилей широкое применение имеют бензино-бензольные смеси, обладающие довольно высокими антидетонационными свойствами. При этом бензол должен быть высокого качества; лучше всего использовать авиационный бензол нефтяного происхождения, так называемый пиро-бензол.

В табл. 17 приведены октановые числа смесей бензина А-70 с авиационным бензолом.

Для высокофорсированных двигателей применяют спиртовые смеси, обладающие высокой антидетонационной стойкостью, а также некоторыми другими положительными свойствами, о которых будет сказано ниже. В зависимости от степени форсировки двигателя применяют различный состав этих смесей. Часто применяют тройную смесь, состоящую из трех равных объемных частей бензина, бензола и спирта.

Таблица 17
Октановые числа различных бензино-бензольных смесей
Содержание бензина, %Содержание бензола, %Октановое число смеси
802073
703075
604078
505082
406085
307088
208094
158597

Теплотворность топлива. Под теплотворностью топлива понимается количество тепла, выделяемое при полном сгорании 1 кг топлива. Чем выше теплотворность топлива, тем большее количество работы можно получить при его сгорании в цилиндрах двигателя. Но в цилиндры двигателя топливо поступает в смеси с воздухом, поэтому эффективность работы двигателя зависит от теплотворности топливовоздушной смеси. Некоторые топлива, имеющие небольшую теплотворность, но требующие для своего полного окисления небольшого количества воздуха, обладают достаточно высокой теплотворностью топливовоздушной смеси.

В табл. 18 приведены низшие теплотворности топлив и соответствующих топливовоздушных смесей.

Если же взять теплотворность 1 м³ топливовоздушной смеси (при 15° и нормальном давлении), то она будет примерно одинаковой для различных видов топлив и равной около 820—850 кал/м³.

Как видно из табл. 17, метиловый спирт, имеющий наименьшую теплотворность, дает высокую теплотворность топливовоздушной смеси. При работе на метиловом спирте от двигателя можно получить высокую мощность. Расход топлива обратно пропорционален теплотворности и резко возрастает при использовании таких топлив, как спирт; поэтому применение топлив с низкой теплотворностью целесообразно лишь в некоторых случаях. Основным компонентом топливных смесей для большинства двигателей скоростных автомобилей является бензин, обладающий наивысшей теплотворностью.

Таблица 18
Низшая теплотворность топлив и топливовоздушных смесей
ТопливоТеплотворностьТеоретически необходимое
количество воздуха (в кг)
для сгорания 1 кг топлива
Топлива, ккал/кгТопливовоздушной смеси, ккал/м³
Бензин1060083014,9
Бензол980084313,4
Этиловый спирт62008188,4
Метиловый спирт53208156,53

Испаряемость топлива. Испаряемость оценивается по температуре, при которой выкипает определенное количество топлива (в % от нагреваемого объема). Температура, при которой выкипает 10% топлива, характеризует его пусковые качества; температура, соответствующая выкипанию 50% топлива, характеризует его способность обеспечить двигателю приемистость; температура выкипания 90% топлива определяет его качества с точки зрения разжижения смазки.

В табл. 15 приведены данные по испаряемости бензинов основных марок.

Испаряемость топлива влияет на смесеобразование. Частицы неиспаренного топлива осаждаются на стенках впускного трубопровода. Смесь с неиспаренными частицами топлива плохо сгорает, более склонна к детонации; частицы жидкого топлива, попадая на стенки цилиндров, смывают смазку и способствуют появлению коррозии на металлической поверхности. Поэтому топлива для двигателей гоночных автомобилей должны обладать хорошей испаряемостью.

Но на испарение топлива затрачивается тепло топливовоздушной смеси. При этом температура ее понижается, а плотность увеличивается. Температура смеси понижается тем больше, чем выше .скрытая теплота испарения данного топлива. Основные автомобильные топлива имеют следующую скрытую теплоту испарения: бензин 75 ккал/кг, бензол 95 ккал/кг, этиловый спирт 200 ккал/кг, метиловый спирт 260 ккал/кг.

Спирты, имеющие наибольшую скрытую теплоту испарения, больше других топлив понижают температуру топливовоздушной смеси.

Низкая температура топливовоздушной смеси способствует внутреннему охлаждению цилиндров двигателя. Сравнительно холодная смесь, поступая в цилиндры, отнимает тепло от наиболее нагретых поверхностей и уменьшает температуру в конце хода сжатия. Более низкая температура смеси в конце хода сжатия уменьшает опасность появления детонации.

Наибольшее внутреннее охлаждение цилиндров двигателя дает применение спирта, так как он имеет наиболее высокую скрытую теплоту испарения. Большое количество спирта в смеси содействует лучшему охлаждению двигателя.

Пределы воспламеняемости топливовоздушной смеси устанавливаются по ее составу, определяемому коэффициентом избытка воздуха.

Низшим пределом воспламеняемости для большинства топливовоздушных смесей является богатая смесь с α = 0,4 — 0,5, высший предел воспламеняемости соответствует бедной смеси с α = 1,15— 1,2. Для двигателей гоночных автомобилей применяют исключительно обогащенные смеси, при которых двигатель может развить большую мощность. Поэтому необходимо обеспечить надежное воспламенение смеси при малых значениях α. Наилучшие результаты в этом случае дает спирт, обеспечивающий хорошую воспламеняемость от электрической искры при изменении состава топливовоздушной смеси в широком диапазоне.

Нагарообразование. Крекинг-бензины и каменноугольный бензол дают большое образование нагара и смолистых отложений. Поэтому их применение в двигателях гоночных автомобилей крайне нежелательно. Наиболее полное сгорание без образования нагара дает спирт.

Стабильность топлива. Крекинг-бензин отличается также плохой стабильностью и изменяет свои качества при более или менее длительном хранении.

Стабильность имеет большое значение для топливных смесей с содержанием спирта, так как при низкой температуре они имеют склонность к расслаиванию. Для сохранения стабильности спиртовых смесей в них добавляют специальные стабилизаторы, как, например, ацетон (до 10%), бутиловый спирт (до 15%). Роль стабилизатора выполняет также бензол, вследствие чего тройные смеси (бензин-бензол-спирт) более стойки против расслаивания.


Октановое число бензина — что это такое

Содержание статьи:

Различные виды бензина: в чем разница?

Многим из нас приходилось слышать, что бензин имеет некое «октановое число», но не каждый знает, что это такое. На самом деле октановое число является достаточно значимым показателем, который очень важен при работе двигателя.

Этот показатель определяет свойства того или иного топлива, которые напрямую влияют на характеристики работы двигателя автомобиля. Это число указывает на то, насколько топливо устойчиво к детонации.

Автомобильные двигатели подразделяются на типы, которые ориентированы на то или иное октановое число. Если использовать топливо с неподходящим для вашего двигателя октановым числом, то данный двигатель скоро выйдет из строя.

Что же это за число?

Понятие «октановое число» под собой подразумевает устойчивость воспламенения топлива в условиях сильного сжатия. На эти свойства напрямую влияет такой элемент, как изооктан. Также очень важно наличие в топливе н-гептана. Количество этих элементов в топливе и определяет октановое число.

Когда двигатель автомобиля эксплуатируется на топливе, в котором октановое число не соответствует заявленным требованиям (ниже требуемого), то при работе мотора отчётливо слышен металлический звон.

Данный звуковой эффект возникает из-за очень большой скорости горения топливной смеси в цилиндрах двигателя. При быстром горении давление увеличивается неимоверно быстро, что и приводит к возникновению металлического звука. В народе этот металлический звон называют «детонацией». Детонация очень вредна для двигателя.

Если число низкое

Когда вы по необходимости заправились бензином, который имеет низкое октановое число, то данное число можно повысить. Для того чтобы бензин сделать более качественным, есть два способа. А именно:

  • Можно добавить в топливо специальные компоненты, которые носят название – антидетонаторы;
  • Также используется метод, который подразумевает увеличение октанового числа с помощью сложной обработки топлива. Но это сложный способ.

Широкое распространение получил первый способ увеличения числа, так как он является очень простым и легко осуществимым.

Для этого лишь нужно иметь антидетонатор, и знать пропорции, в которых нужно смешивать данный элемент с топливом.

К наиболее распространенным антидетонаторам можно отнести такой популярный компонент, как тетраэтилсвинец. Наряду с этим элементом широко используются всякого рода добавки в топливо, которые в основе своей имеют спирт.

Спиртовые добавки

Ранее среди автолюбителей был очень популярный способ увеличения октанового числа бензина — банальное добавление спирта в топливо. Широко использовались разные виды спирта, как метиловый, так и этиловый.

И если взять бензин 92, и добавить в него одну десятую часть, скажем, этилового спирта, то с помощью этого нехитрого действия можно сделать из 92-го бензина — 95-ый. Также эта манипуляция очень хорошо сказывается на экологичности отработавших газов. Вредность выхлопа уменьшается в разы.

Если вы решили таким способом повысить октановое число бензина и заготовили его впрок, то нужно помнить, что спирт обладает очень высокими показателями гигроскопичности. Смешанный со спиртом бензин требует особых методов хранения.

Условия хранения должны полностью исключать присутствие сырости и влаги в помещении, так как спирт притягивает влагу, и в вашем обогащенном спиртом топливе может появиться вода. А вода с топливом в двигатель — это немыслимо.

Добавление тетраэтилсвинца

Данный элемент по сути является наиболее предпочтительным в использовании. Тетраэтилсвинец имеет достаточно высокие показатели в плане вязкости и температуры закипания. Этот компонент в качестве добавки начал применяться ещё в начале 20 века. Тетраэтилсвинец позволяет повысить октановое число бензина более чем на 15 единиц.

Тетраэтилсвинец используется только для добавки в топливо, а не в чистом виде, и его регулярное использование приводит к небольшому отложению на деталях двигателя в виде нагара.

Этот нагар не что иное как оксид свинца, и чтобы он излишне не накапливался на деталях двигателя, применяются специальные средства, которые препятствуют возникновению нагара. К их числу можно отнести:

  • Очень эффективный элемент- диромэтан;
  • Также очень хорошо справляется с нагаром — бромистый этил;
  • Не менее эффективен и дибромпропан.

Понижаем число

В наше время перед автолюбителями порой встаёт вопрос не повышения октанового числа, а его понижения. Это связано с тем, что на современных заправках уже не встретить бензин — 80, и тем более — 76.

Бензин с низким октановым числом используется ещё многочисленной Советской техникой, и бережливые хозяева данной техники, чтобы не нанести ущерб двигателю высоким октановым числом топлива, разными способами стараются это число понизить. В народе существуют несколько способов понижения октанового числа. К ним относятся:

  • Добавление в бензин некоторого количества керосина, но здесь нужна сноровка, чтобы не «промазать» с пропорциями;
  • Можно также на некоторое время оставить не закрытую пробкой канистру на свежем воздухе, и на несколько дней. При использовании данного метода вы получите ежесуточное снижение числа на 0,5.

Первый метод требует максимально точного знания текущего октанового числа и количества керосина, который будет добавлен в бензин, чтобы получить желаемое число на выходе.

Как измерить октановое число?

Чтобы измерить данное число, нужно иметь — октанометр. Определение числа происходит очень просто и быстро.

Принцип работы данного устройства тоже несложный. Он основан на принципе диэлектрической проницаемости. Октанометром определяют число не только бензина, но и дизтоплива.

Заключение

Из всего вышесказанного можно заключить, что октановое число является очень важным показателем качества топлива, которое сильно влияет на работу и долговечность двигателя автомобиля.

Каждый автопроизводитель четко указывает, какое октановое число должно быть у топлива, которое применяется на том или ином автомобиле. Нарушение требований касательно октанового числа ведёт к самым непредсказуемым результатам во время эксплуатации двигателя.

Несоответствие октанового числа может не только отправить двигатель в капремонт, но и привести двигатель в более плачевное состояние.

Уважаемые автомобилисты! Внимательно следите за октановым числом применяемого вами топлива, и тогда ваш двигатель своим приятным «шёпотом» будет радовать вас долгие и долгие годы.

Центр данных по альтернативным видам топлива: смеси этанола

Этанол доступен в нескольких различных смесях для использования в транспортных средствах с обычным и гибким топливом.

E10

E10 — смесь низкого уровня, состоящая из 10% этанола и 90% бензина. Он одобрен Агентством по охране окружающей среды США (EPA) для использования в любом обычном автомобиле с бензиновым двигателем. Использование E10 было стимулировано поправками к Закону о чистом воздухе 1990 года (и последующими законами), которые предписывали продажу кислородсодержащего топлива в районах с нездоровым уровнем окиси углерода.Это дало толчок развитию современной индустрии этанола в США. Сегодня E10 продается в каждом штате. Более 98% бензина в США содержит до 10% этанола для повышения октанового числа, соответствия требованиям к качеству воздуха или стандарту возобновляемого топлива. E10 не квалифицируется как альтернативное топливо в соответствии с Законом об энергетической политике 1992 года (EPAct).

E15 — смесь низкого уровня, состоящая из 10,5–15% этанола и бензина. E15 одобрен для использования в моделях 2001 года и более новых обычных легковых автомобилях. При продаже E15 станции должны соблюдать несколько требований и правил EPA.Важным требованием является реализация плана по устранению перебоев в топливе для снижения риска заправки автомобилей E15 старше 2001 модельного года. Хотя E15 не квалифицируется как альтернативное топливо в соответствии с EPAct, он помогает соответствовать федеральному стандарту возобновляемого топлива.

E85 (или гибкое топливо) представляет собой смесь этанола и бензина, содержащую от 51% до 83% этанола, в зависимости от географии и сезона, которая квалифицируется как альтернативное топливо в соответствии с EPAct. E85 может использоваться в транспортных средствах с гибким топливом (FFV), которые имеют двигатель внутреннего сгорания и предназначены для работы на E85, бензине или любой смеси бензина и этанола с концентрацией до 83%.FFV производятся с 1990-х годов, и в настоящее время доступно более 60 моделей. Поскольку FFV выглядят точно так же, как модели, работающие только на бензине, посетите Fueleconomy.gov, чтобы узнать, как определить автомобиль с гибким топливом, или воспользуйтесь функциями «Альтернативное топливо» и «Расширенный поиск автомобилей», чтобы найти текущие модели FFV. E85 не одобрен для использования в моделях, работающих только на бензине.

Промежуточные смеси из насосов блендера

Блендерные насосы — это дозаторы, которые забирают и смешивают топливо из двух резервуаров. Например, дозатор с насосом блендера может предлагать три сорта бензина (обычный, премиальный, средний), храня обычный и премиальный бензин в двух подземных резервуарах.Затем дозатор может смешать эти два продукта, чтобы получить бензин среднего класса. Насосы смесителя этанола работают так же, с обычным бензином и E85, хранящимися в двух баках. Промежуточные смеси используются в FFV и предлагают владельцам больше возможностей. Обычные смеси, помимо E85, включают E25 (25% этанола, 75% бензина) и E30 (30% этанола, 70% бензина). На этикетках должно быть четко указано топливо для смесительных насосов для FFV. Блендерные насосы также являются законным способом подачи E15 в обычные автомобили 2001 года выпуска и новее.

Высокооктановое топливо

Управление биоэнергетических технологий Министерства энергетики США (DOE) профинансировало проект по оценке потенциала высокооктанового топлива (HOF) для снижения энергопотребления и выбросов парниковых газов, а также для определения препятствий на пути его успешного вывода на рынок. Основное внимание в проекте уделялось высокому топливу с содержанием этанола от 25% до 40% для использования в двигателе транспортного средства, специально разработанном с учетом высокого октанового числа топлива. Промышленность продолжает исследовать потенциал высокооктанового этанола.Дополнительные сведения об исследовании и публикациях HOF доступны в системе поиска знаний о биоэнергетике.

Инициатива «Совместная оптимизация топлива и двигателей» (Co-Optima) — это постоянно действующая многонациональная лабораторная программа, финансируемая Министерством энергетики, по оценке высокооктановых видов топлива, включая этанол, для повышения эффективности транспортных средств.

Сравнение смешения этанола и метанола с бензином с помощью моделирования двигателя

1. Введение

В последние годы возникла проблема истощения запасов сырой нефти.Были проведены интенсивные исследования для поиска альтернативы ископаемым видам топлива. Альтернативные виды топлива получают из ресурсов, отличных от нефти. При использовании в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) эти виды топлива образуют меньше загрязнителей воздуха по сравнению с бензиновым топливом, и большинство из них более экономически выгодно по сравнению с ископаемым топливом. Они также возобновимы. Наиболее распространенными видами топлива, которые используются в качестве альтернативных видов топлива, являются природный газ, пропан, метанол, этанол и водород. Что касается двигателя, работающего на смешанном топливе, об этих смешанных топливах было написано много статей; но в небольшом количестве работ сравниваются некоторые из этих видов топлива в одном двигателе [1, 2, 3, 4].Низкое содержание этанола или метанола добавляли в бензин, по крайней мере, с 1970-х годов, когда произошло сокращение поставок нефти и ученые начали поиск альтернативных энергоносителей, чтобы заменить бензин. Вначале этанол и метанол считались наиболее привлекательными спиртами для добавления в бензин. Этанол и метанол можно производить из натуральных продуктов или отходов, тогда как бензин, который является невозобновляемым энергоресурсом, не может быть произведен [5, 6]. Важной особенностью является то, что метанол и этанол можно использовать без каких-либо существенных изменений в конструкции двигателя. Этанол и метанол, входящие в состав различных спиртов, известны как наиболее подходящие топлива для двигателей с искровым зажиганием (SI).

Использование смешанных топлив имеет решающее значение, поскольку многие из этих смесей могут использоваться в двигателях с целью улучшения их характеристик, эффективности и выбросов. Оксигенаты — одна из наиболее важных топливных присадок для повышения эффективности использования топлива (органические кислородсодержащие соединения).Некоторые оксигенаты использовались в качестве добавок к топливу, такие как этанол, метанол, метил-трет-бутиловый спирт и трет-бутиловый эфир [7]. Процесс использования оксигенатов делает больше кислорода доступным в процессе сгорания и имеет большой потенциал для снижения выбросов выхлопных газов двигателей SI.

Что касается процесса сгорания, то температура вспышки и температура самовоспламенения метанола и этанола выше, чем у чистого бензина, что делает его более безопасным для хранения и транспортировки. Скрытая теплота испарения этанола в три-пять раз выше, чем у чистого бензина; это приводит к увеличению объемного КПД, поскольку температура впускного коллектора ниже.Теплотворная способность этанола ниже, чем у бензина. Следовательно, для достижения такой же выработки энергии требуется в 1,6 раза больше спиртового топлива. Стехиометрическое соотношение воздух-топливо этанола составляет около двух третей чистого бензина; следовательно, для полного сгорания этанола требуется меньше воздуха [8]. Этанол имеет ряд преимуществ по сравнению с бензином, например, снижение выбросов несгоревших углеводородов, CO и гораздо лучшие антидетонационные характеристики [9]. Этанол и метанол имеют намного более высокое октановое число по сравнению с чистым бензиновым топливом [10].Это обеспечивает более высокую степень сжатия двигателя и, как следствие, увеличивает его тепловой КПД [11]. Метанол можно производить из природного газа без больших затрат, и его легко смешивать с бензиновым топливом. Эти свойства метанола делают его привлекательной добавкой. Метанол агрессивен по отношению к некоторым материалам, таким как пластмассовые детали и некоторые металлы в топливной системе. При использовании метанола необходимо соблюдать меры предосторожности при обращении с ним [12].

Есть много публикаций с различными смесями спиртов и бензинового топлива.Например, Палмер [13] исследовал влияние смесей этанола и бензина на двигатель с искровым зажиганием. Полученные результаты показали, что добавление этанола (10%) приводит к увеличению мощности двигателя на 5% и увеличению октанового числа на 5% на каждые добавленные 10% этанола. Результат показал, что добавление 10% этанола к бензиновому топливу приводит к снижению выбросов CO до 30%. В другом исследовании Bata et al. [9] исследовали различные смеси этанола и бензина и обнаружили, что этанол снижает выбросы UHC и CO.Пониженные выбросы CO вызваны характеристикой насыщения кислородом и высокой воспламеняемостью этанола. Другие исследователи [14] изучили, что потенциальные возможности производства этанола эквивалентны примерно 32% от общего потребления бензина во всем мире при использовании 85% этанола в бензине для легковых автомобилей. В другом исследовании Shenghua et al. [15] исследовали бензиновый двигатель с различным процентным содержанием метанольных смесей (от 10 до 30%) в бензине. Результаты показали, что крутящий момент двигателя и мощность снизились, тогда как термический КПД тормозов улучшился с увеличением процентного содержания метанола в топливной смеси.Другие авторы [16] изучали влияние смесей метанол-бензин на характеристики бензинового двигателя. Результаты показали, что самое высокое среднее эффективное давление торможения (BMEP) было получено для смеси 5% метанола и бензина. В другом исследовании Altun et al. [17] исследовали влияние смеси 5 и 10% метанола и этанола в бензиновом топливе на характеристики двигателя и выбросы. Лучший результат по выбросам показал смешанные топлива. Выбросы углеводородов E10 и M10 снижаются на 13 и 15%, а выбросы CO — на 10.6 и 9,8% соответственно. Наблюдался повышенный выброс CO 2 для E10 и M10. Добавление метанола и этанола к бензину показало увеличение удельного расхода топлива на тормоз (BSFC) и снижение термического КПД торможения по сравнению с бензином.

Из обзора литературы видно, что выбросы выхлопных газов для смесей этанол-бензин и метанол-бензин ниже, чем у чистого бензинового топлива [9, 13, 14, 17]. Характеристики двигателя и выбросы выхлопных газов при использовании смесей этанол-бензин напоминают характеристики смесей метанол-бензин.

Из проанализированной литературы был сделан вывод о том, что выбросы выхлопных газов и характеристики двигателя при использовании различных смесей метанола и этанола в бензиновых двигателях исследованы недостаточно. Таким образом, целью данной работы является исследование влияния топливных смесей метанол-бензин и этанол-бензин на производительность и выбросы выхлопных газов бензинового двигателя при различных оборотах двигателя, сравнивая их с таковыми для чистого бензина.

Инструменты моделирования наиболее широко используются в последние годы из-за постоянного увеличения вычислительной мощности.Использование моделирования двигателя позволяет оптимизировать сгорание двигателя, геометрию и рабочие характеристики в направлении улучшения удельного расхода топлива и выбросов выхлопных газов, а также сокращения времени и затрат на разработку двигателя. Следовательно, можно ожидать, что использование моделирования двигателя во время строительства двигателя будет продолжать расти. Моделирование двигателей — плодотворная область исследований, и поэтому многие лаборатории имеют собственные термодинамические модели двигателей разной степени сложности, объема и простоты использования [18].

Компьютерное моделирование становится важным инструментом экономии времени и средств при разработке двигателей. Результаты моделирования сложно получить экспериментально. Использование вычислительной гидродинамики (CFD) позволило исследователям понять поведение потока и количественно оценить важные параметры потока, такие как массовый расход или падение давления, при условии, что инструменты CFD были должным образом проверены на соответствие экспериментальным результатам. Многие процессы в движке трехмерны; однако это требует больших знаний и большого времени вычислений.Таким образом, иногда используется упрощенное одномерное моделирование. Следовательно, моделирование сложных компонентов с помощью трехмерного кода и моделирование остальной части системы с помощью одномерного кода — правильный выбор для экономии времени вычислений, то есть каналов. Таким образом, необходима методология связи между одномерным и трехмерным кодами в соответствующих интерфейсах, что стало целью многих авторов [19, 20, 21].

2. Методология исследования

Целью данной главы является разработка одномерной модели бензинового двигателя с четырехтактным впрыском топлива (PFI) для прогнозирования влияния смеси метанол-бензин (M0 – M50) и этанол-бензин. бензин (E0 – E50) добавка к бензину, влияющая на выбросы выхлопных газов и производительность бензинового двигателя.Для этого использовалось моделирование бензинового двигателя SI (откалиброванного) в качестве основного рабочего условия и ламинарная корреляция скоростей горения смесей метанол-бензин и этанол-бензин для расчета измененной продолжительности горения. Сравнивались и обсуждались мощность двигателя, удельный расход топлива и выбросы выхлопных газов [22, 23].

2.1. Установка для моделирования

Одномерная модель двигателя SI создается с помощью программного обеспечения AVL BOOST и используется для исследования характеристик и выбросов при работе с бензином, смесью этанол-бензин и метанол-бензин.

На рисунке 1 PFIE символизирует двигатель, а C1 – C4 — количество цилиндров двигателя SI. Цилиндры являются основным элементом этой модели, потому что им нужно установить множество очень важных параметров: внутреннюю геометрию, диаметр отверстия, ход, шатун, длину и степень сжатия, а также смещение поршневого пальца и среднее давление в картере. Точки измерения обозначены MP1 – MP18. PL1 – PL4 символизирует пленум. Граница системы обозначает SB1 и SB2. CL1 представляет уборщика.R1 – R10 обозначают ограничения потока. CAT1 символизирует катализатор и топливные форсунки — I1 – I4. Подающие трубы пронумерованы 1–34.

Рисунок 1.

Схема модели бензинового двигателя PFI.

Модель откалиброванного бензинового двигателя была описана Илиевым [23], ее компоновка показана на рисунке 1, а технические характеристики двигателя представлены в таблице 1.

Параметры двигателя Значение
Диаметр цилиндра 86 (мм)
Ход 86 (мм)
Степень сжатия 10.5
Длина шатуна 143,5 (мм)
Номер цилиндра 4
Смещение поршневого пальца 0 (мм)
Рабочий объем 2000 (куб.см)
Впускной клапан открыт 20 BTDC (градусы)
Впускной клапан закрыт 70 ABDC (градусы)
Выпускной клапан открыт 50 BBDC (градусы)
Выпускной клапан закрыт 30 ATDC (град.)
Площадь поверхности поршня 5809 (мм 2 )
Площадь поверхности цилиндра 7550 (мм 2 )
Число ходов 4

В таблице 2 представлено сравнение свойств бензина, этанола и метанола.Как показано в таблице 2, по сравнению с бензином и этанолом, метанол имеет более высокое содержание элементарного кислорода и более низкую теплотворную способность, молекулярную массу, содержание элементарного углерода, водорода и стехиометрическое соотношение воздух / топливо (AFR).

Свойства Бензин Метанол Этанол
Химическая формула C 8 H 15 CH 3 OH C 2 H 5 OH
Молекулярная масса 111.21 32,04 46,07
Содержание кислорода (мас.%) 49,93 34,73
Содержание углерода (мас.%) 86,3 37,5 52,2
Водород содержание (мас.%) 24,8 12,5 13,1
Стехиометрический AFR 14,5 6,43 8,94
Нижняя теплотворная способность (МДж / кг) 44.3 20 27
Теплота испарения (кДж / кг) 305 1,178 840
Октановое число по исследовательскому методу 96,5 112 111
Октановое число двигателя номер 87,2 91 92
Давление пара (psi при 37,7 OC) 4,5 4,6 2
Destiny (г / см 3 ) 0.737 0,792 0,785
Нормальная температура кипения (OC) 38–204 64 78
Температура самовоспламенения (OC) 246–280 470 365

Таблица 2.

Сравнение свойств топлива.

2.2. Описание модели горения

В данном исследовании для моделирования и анализа горения была выбрана двухзонная модель Vibe.Камера сгорания была разделена на две области: область несгоревшего газа и область сгоревшего газа [17]. Для сгоревшего заряда и несгоревшего заряда применяется первый закон термодинамики:

E1

dmuuudα = −pcdVudα − ∑dQWudα − hudmBdα − hBB, udmBB, udαE2

, где dmure представляет собой изменение внутренней энергии цилиндра. pcdVda — работа поршня, dQFdast — тепловложение топлива, dQWda — потеря тепла стенкой, hudmbd — поток энтальпии из несгоревшей зоны в зону сгорания из-за преобразования свежего заряда в продукты сгорания.Тепловым потоком между двумя зонами пренебрегают. hBBdmBBda — поток энтальпии из-за прорыва, u и b в нижнем индексе — несгоревший и сгоревший газ.

Причем сумма объемов зоны должна быть равна объему цилиндра, а сумма изменений объема должна быть равна изменению объема цилиндра:

dVbdα + dVudα = dVdαE3

Vb + Vu = VE4

Количество сгоревшей смеси при каждой настройке определяется функцией Vibe. По всем остальным параметрам, например, теплопотери стен и т. Д.используются модели, аналогичные однозонным моделям с соответствующим распределением по двум зонам [24].

2.3. Описание модели выбросов выхлопных газов

В AVL BOOST модель образования NOx основана на AVL List Gmbh [24], которая включает механизм Зельдовича [25]. Скорость производства NOx была получена с использованием уравнения. (5):

rNO = CPPMCKM2,0.1 − α2.r11 + αAK2 + r41 + AK4.E5

, где α = CNO.actCNO.equ.1CKM, AK2 = r1r2 + r3, AK4 = r4r5 + r6.

В приведенном выше уравнении CPPM представляет множитель постобработки, CKM означает кинетический множитель, C означает молярную концентрацию в равновесии, а ri представляет скорости реакции механизма Зельдовича.

Модель образования NOx в AVL Boost основана на Onorati et al. [26]:

rCO = CConstr1 + r2.1 − αE6

, где α = CCO.actCCO.equ.

В уравнении. (6), Cre представляет молярную концентрацию в равновесии, а ri представляет скорости реакции на основе модели.

Несгоревшие УВ имеют разные источники. Полное описание образования УВ по-прежнему не может быть дано, а достижению надежной модели в рамках термодинамического подхода определенно препятствуют фундаментальные допущения и требование сокращения времени вычислений.Тем не менее, может быть предложена феноменологическая модель, которая учитывает основные механизмы формирования и способна фиксировать тенденции УВ как функцию рабочего параметра двигателя. В двигателях SI [21] можно выделить следующие важные источники несгоревших углеводородов:

  1. Во время такта впуска и сжатия пары топлива поглощаются масляным слоем и откладываются на стенках цилиндра. Следующая десорбция происходит, когда давление в цилиндре снижается во время такта расширения и полное сгорание больше не может происходить.

  2. Часть заряда попадает в объемы щелей и не сгорает, так как пламя гаснет на входе.

  3. Иногда случаются полный пропуск зажигания или частичное сгорание при низком качестве сгорания.

  4. Слои гашения на стенках камеры сгорания, которые остаются, когда пламя гаснет, до достижения стенок.

  5. Поток паров топлива в выхлопную систему при перекрытии клапанов в бензиновых двигателях.

Первые два механизма и, в частности, образование щелей, считаются наиболее важными и должны быть учтены в термодинамической модели. Эффект частичного выгорания и закалочного слоя не может быть физически описан в квазимерном подходе, но может быть учтен путем принятия настраиваемых полуэмпирических корреляций.

Формирование несгоревших углеводородов в щелях описывается в предположении, что давление в цилиндре и в щелях одинаково и что температура массы в объемах щелей равна температуре поршня.

Масса в щелях в любой момент описывается формулой. (7):

mcrevice = pVcreviceMRTpistonE7

В уравнении. (7) mcrevice представляет собой массу несгоревшего заряда в щели, p обозначает давление в цилиндре, Vcrevicestands для общего объема щели, M представляет собой несгоревшую молекулярную массу, Tpiston — температуру поршня, а R обозначает газовую постоянную.

Вторым важным источником углеводородов является наличие смазочного масла в топливе или на стенках камеры сгорания.Во время такта сжатия давление паров топлива увеличивается, поэтому по закону Генри абсорбция происходит, даже если масло было насыщено во время впуска. Во время сгорания концентрация паров топлива в сгоревших газах стремится к нулю, поэтому поглощенные пары топлива будут десорбироваться из жидкого масла в сгоревшие газы. Растворимость топлива является положительной функцией молекулярной массы, поэтому слой масла вносит вклад в выбросы углеводородов в зависимости от разной растворимости отдельных углеводородов в смазочном масле.

Предположения, сделанные при разработке абсорбции / десорбции углеводородов, следующие:

  1. Топливо состоит из одной разновидности углеводорода, полностью испарившейся в свежей смеси.

  2. Температура масляной пленки такая же, как у стенки цилиндра.

  3. Поперечный поток через масляную пленку незначителен.

  4. Масло представлено скваланом (C 30 H 62 ), характеристики которого напоминают характеристики смазки SAE5W20.

  5. Распространение топлива в масляной пленке является ограничивающим фактором для константы диффузии в жидкой фазе, которая в 104 раза меньше, чем соответствующее значение в газовой фазе.

Радиальное распределение массовой доли топлива в масляной пленке может быть определено путем решения уравнения диффузии. (8):

∂wF∂t − D∂2wF∂r2 = 0E8

В уравнении. (8), wF представляет массовую долю топлива в масляной пленке, это время, r обозначает радиальное положение в масляной пленке (расстояние от стенки) и относительный коэффициент диффузии Dis (топливо-масло).

3. Результаты и обсуждение

Настоящее исследование сосредоточено на рабочих характеристиках и характеристиках выбросов смесей метанол и этанол-бензин. Различные концентрации смесей 0% метанола (этанола) M0 (E0), 5% метанола (этанола) M5 (E5), 10% метанола (этанола) M10 (E10), 20% метанола (этанола) M20 (E20), 30 % метанола (этанола) M30 (E30), 50% метанола (этанола) M50 (E50) и 85% метанола (этанола) M85 (E85) по объему.

3.1. Тактико-технические характеристики двигателя

Результаты тормозной мощности и удельного расхода топлива для смесей этанол-бензин при различных оборотах двигателя показаны на рисунках 2 и 3.

Рис. 2.

Влияние топливной смеси этанол-бензин на тормозную мощность.

Рис. 3.

Влияние смесей этанола и бензина на удельный расход топлива на тормозах.

Тормозная мощность — один из важных факторов, определяющих производительность двигателя. Изменение тормозной мощности в зависимости от скорости было получено в условиях полной нагрузки для E5, E10, E20, E30, E50 и чистого бензина E0. Содержание этанола в смешанном топливе увеличивалось, а тормозная мощность снижалась для всех оборотов двигателя.Мощность бензиновых тормозов была выше, чем у E5 – E50 для всех оборотов двигателя. Теплота испарения этанола выше по сравнению с бензиновым топливом, что обеспечивает охлаждение топливно-воздушной смеси и увеличивает ее плотность. Смешанное топливо приводит к тому, что соотношение эквивалентности смеси приближается к стехиометрическому состоянию, что может привести к лучшему сгоранию. Однако теплотворная способность этанола ниже по сравнению с бензином, и это может нейтрализовать предыдущие положительные эффекты. Следовательно, получается более низкая выходная мощность.

На Рисунке 3 показаны изменения BSFC для смесей этанол-бензин при различных оборотах двигателя. Рисунок показывает, что BSFC увеличивался с увеличением процентного содержания этанола. Теплотворная способность и стехиометрическое соотношение воздух-топливо являются наименьшими для этих двух видов топлива, что означает, что для определенного отношения эквивалента воздуха и топлива требуется больше топлива. Наибольший удельный расход топлива получен на смеси этанол-бензин Е50.

Более того, существует небольшая разница между BSFC при использовании чистого бензина и при использовании смесей (E5, E10 и E20).Более низкое содержание энергии в топливных смесях вызывает некоторое увеличение BSFC двигателя.

На рисунке 4 показано влияние смеси метанол-бензин на мощность торможения двигателем. Изменение тормозной мощности в зависимости от скорости было получено в условиях полной нагрузки для M5, M10, M20, M30, M50 и чистого бензина M0. Когда содержание метанола в смешанном топливе было увеличено (M10, M20 и M30), не было значительного увеличения мощности торможения двигателем.

Рис. 4.

Влияние смеси метанол-бензин на тормозную мощность.

Мощность торможения двигателем может быть связана с увеличением указанного среднего эффективного давления для смесей с более высоким содержанием метанола. Теплота испарения метанола выше, чем у бензина, что обеспечивает охлаждение топливно-воздушной смеси и увеличивает плотность заряда. Следовательно, получается более высокая выходная мощность. Мощность торможения двигателем была выше при работе на бензине по сравнению с M50 на всех оборотах двигателя.

На рис. 5 показаны вариации BSFC для топлив, смешанных с метанолом и бензином, при различных оборотах двигателя.Как показано на этом рисунке, BSFC увеличивалась по мере увеличения процентного содержания метанола. Это можно описать с помощью теплотворной способности, а стехиометрическое соотношение воздух-топливо является наименьшим для этих двух видов топлива, что означает, что для определенного отношения эквивалента воздуха и топлива требуется больше топлива. Удельный расход топлива смеси метанол-бензин M50 был самым высоким по сравнению с расходом бензина для всех оборотов двигателя.

Рисунок 5.

Влияние смесей метанол-бензин на мощность торможения двигателем.

Кроме того, существует небольшая разница между BSFC при использовании бензина и при использовании топлива, смешанного с метанолом и бензином (M5 – M30). Когда частота вращения двигателя увеличилась до 2000 об / мин, BSFC снизилась до минимального значения.

Результаты тормозной мощности и удельного расхода топлива для смесей этанола и метанола с бензином при различных оборотах двигателя представлены на рисунках 6 и 7.

Рисунок 6.

Влияние смесевых топлив на тормозную мощность двигателя.

Рисунок 7.

Влияние смешанных топлив на расход топлива двигателем.

При увеличении содержания этанола в смешанном топливе тормозная мощность снижалась для всех оборотов двигателя. Тормозная мощность бензинового топлива была выше, чем у E5 – E50. Теплотворная способность этанола ниже, чем у чистого бензинового топлива, а теплота сгорания смесей уменьшается с увеличением процентного содержания этанола. Следовательно, получается меньшая выходная мощность [22, 23].

За счет увеличения процентного содержания метанола в смесях (M5 и M10) тормозная мощность немного увеличилась, что можно объяснить более высокой полнотой сгорания кислородсодержащих топлив. За счет увеличения содержания метанола в смесях (M30 и M50) тормозная мощность двигателя снижалась для всех оборотов двигателя. Теплотворная способность смешанного топлива уменьшается с увеличением процентного содержания метанола. Это приводит к снижению выходной мощности. Бензиновая тормозная мощность оказалась выше по сравнению с купажной М50.

На рисунке 7 показаны изменения BSFC для смешанных топлив при разных оборотах двигателя. BSFC увеличивался по мере увеличения процентного содержания этанола и метанола. Причина известна — теплотворная способность и стехиометрическое соотношение воздух-топливо являются наименьшими для этого топлива, а это означает, что требуется больше топлива для определенного отношения воздух-топливо. Наибольший удельный расход топлива получен при смешанном топливе E50 (M50).

Более того, существует небольшая разница между BSFC при использовании чистого бензина и смешанного топлива (E5 (M5), E10 (M10) и E20 (M20)).Более низкое содержание энергии в топливе, смешанном с этанолом, дает некоторый прирост в BSFC.

3.2. Характеристики выбросов

Результат изменения выбросов CO от топлива, смешанного с этанолом, показан на Рисунке 8.

Рисунок 8.

Влияние топлив, смешанного с этанолом и бензином, на выбросы CO.

Вывод, который можно сделать из рисунка 8, заключается в том, что при увеличении содержания этанола выброс CO уменьшается. Причина этого может быть объяснена обогащением кислорода за счет этанола, в котором увеличение доли кислорода будет способствовать дальнейшему окислению CO во время процесса выхлопа двигателя.Еще одна важная причина этого сокращения заключается в том, что этанол (C 2 H 5 OH) имеет меньше углерода, чем бензин (C 8 H 18 ).

Результат смесей этанола и бензина на выбросы углеводородов показан на рисунке 9. Рисунок показывает, что, когда процентное содержание этанола увеличивается, концентрация углеводородов уменьшается. Выбросы углеводородов снижаются с увеличением относительной воздушно-топливной смеси. Уменьшение концентрации HC можно объяснить аналогично тому, как это было описано выше.

Рис. 9.

Влияние топливной смеси этанол-бензин на выбросы углеводородов.

Влияние смесей этанола и бензина на выбросы NOx при различных оборотах двигателя показано на рисунке 10. Когда процесс сгорания приближается к стехиометрическому, температура пламени увеличивается. В результате выбросы NOx увеличиваются.

Рис. 10.

Влияние топливной смеси этанол-бензин на выбросы NOx.

Влияние смесей метанол-бензин на выбросы CO при различных оборотах двигателя показано на Рисунке 11.Когда процентное содержание метанола увеличивается, концентрация CO уменьшается. Это можно объяснить обогащением кислорода метанолом и меньшим количеством углерода в метаноле, чем в бензине.

Рис. 11.

Влияние смесей метанол-бензин на выбросы CO.

Влияние смесей метанол-бензин на выбросы углеводородов видно на рисунке 12. Когда процентное содержание метанола увеличивается, концентрация углеводородов уменьшается. Концентрация выбросов углеводородов снижается с увеличением относительной воздушно-топливной смеси.Причина снижения концентрации УВ напоминает причину этанола.

Рис. 12.

Влияние смесей метанол-бензин на выбросы углеводородов.

Влияние смесей метанол-бензин на выбросы NOx можно увидеть на Рисунке 13. Когда процентное содержание метанола увеличивается, концентрация NOx увеличивается. Когда процесс сгорания приближается к стехиометрическому, температура пламени увеличивается, а также увеличиваются выбросы NOx.

Рис. 13.

Влияние смесей метанол-бензин на выбросы NOx.

Влияние смесей этанол и метанол-бензин на выбросы CO можно увидеть на Рисунке 14. За счет увеличения содержания метанола и этанола в смешанном топливе выбросы CO уменьшаются. Причиной может быть обогащение кислородом этанола и метанола, в котором увеличение доли кислорода будет способствовать дальнейшему окислению CO в процессе выхлопа двигателя. Другой важной причиной этого сокращения является то, что этанол (C 2 H 5 OH) и метанол (CH 3 OH) содержат меньше углерода, чем бензин (C 8 H 18 ).Самый низкий уровень выбросов CO достигается при использовании смешанного топлива, содержащего метанол (M50).

Рисунок 14.

Влияние смесей этанола и метанола с бензином на выбросы CO.

Влияние смесей этанола, метанола и бензина на выбросы углеводородов видно на Рисунке 15. Когда процентное содержание этанола и метанола увеличивается, концентрация углеводородов уменьшается.

Рис. 15.

Влияние топливных смесей на выбросы УВ и NOx.

Когда относительное соотношение воздух-топливо увеличивается, концентрация выбросов углеводородов уменьшается.Причина уменьшения выбросов УВ аналогична описанной выше причине СО. Сравнение уменьшения выбросов углеводородов и смешанных топлив показывает, что метанол более эффективен, чем этанол. Самые низкие выбросы углеводородов достигаются при использовании топлива, содержащего метанол (M50). Когда полное сгорание будет завершено, это приведет к снижению выбросов углеводородов.

На рисунке 15 показано влияние смешанных топлив на выбросы NOx. Примечательно, что когда процентное содержание метанола и этанола увеличивается до 30% E30 (M30), выброс NOx увеличивается, после чего он уменьшается с увеличением процентного содержания метанола (этанола).

Причина в том, что улучшенное сгорание приводит к повышению температуры в камере сгорания. Более высокое содержание метанола (этанола) в смесях снижает температуру в камере сгорания. Более низкая температура обусловлена:

  1. Скрытой теплотой испарения спиртов, которая снижает температуру в камере сгорания во время испарения.

  2. Чем больше образуется трехатомных молекул: тем выше теплоемкость газа и тем ниже будет температура дымовых газов.Однако низкая температура в камере сгорания также может привести к увеличению количества несгоревших продуктов сгорания.

4. Выводы

Цель данной главы — продемонстрировать влияние добавления этанола и метанола к бензину на характеристики двигателя с искровым зажиганием и характеристики выбросов. Обобщенные результаты этого исследования следующие:

С увеличением процентного содержания этанола в смешанном топливе мощность торможения двигателем снижалась для различных оборотов двигателя.

С увеличением процентного содержания метанола в смесях M5 и M10 тормозная мощность несколько увеличивалась, а с увеличением процентного содержания метанола в смесях M30 и M50 тормозная мощность снижалась.

По мере увеличения процентного содержания этанола (метанола) BSFC увеличивался. Смешанные топлива показывают более высокий BSFC и более низкую тормозную мощность двигателя, чем чистый бензин. Кроме того, существует небольшая разница между BSFC по сравнению с бензином и топливом, смешанным с бензином (E5, E10, E20 и M5, M10 и M20).

При увеличении процентного содержания этанола и метанола концентрация CO и HC снижается. Самый низкий уровень выбросов CO и HC достигается при использовании смешанного топлива, содержащего метанол (M50).

Увеличение процентного содержания этанола и метанола приводит к значительному увеличению выбросов NOx.

Когда происходит увеличение процентного содержания этанола и метанола до 30% E30 (M30), происходит увеличение концентрации NOx с последующим уменьшением, после чего она уменьшается с увеличением процентного содержания этанола (метанола).Самые низкие выбросы NOx получаются с бензином.

Благодарности

Настоящая глава написана при финансовой поддержке проекта № 2018-RU-07. Мы также бесконечно благодарны AVL-AST, Грац, Австрия, за предоставление возможности использования AVL BOOST в рамках университетской партнерской программы.

Обзор: октановое число, эффективные двигатели, этанол и инфраструктура

Загрязнение от двухтактных двигателей

Загрязнение от 2-тактных двигателей по Engr.Национальный автомобильный совет Амину Джалала на нигерийской конференции по чистому воздуху, чистым видам топлива и автомобилям, Абуджа, 2-3 мая 2006 г. Знакомство с 2-тактным двигателем

Подробнее

Природный газ и транспорт

1 M.J. Bradley & Associates Потенциал использования природного газа в качестве топлива для транспортных средств Природный газ и варианты транспортировки для эффективного управления ресурсами Дана Лоуэлл, старший консультант Круглый стол по низкому содержанию серы и альтернативе

Подробнее

Двигатель внутреннего сгорания

Лекция 18, подготовленная в рамках проекта QIP-CD Cell Двигатели внутреннего сгорания Уджвал К. Саха, Ph.D. Кафедра машиностроения Индийский технологический институт Гувахати 1 Сгорание в двигателе CI

Подробнее

Что такое типичный автомобиль, работающий на КПГ?

Техническое обслуживание автомобилей, работающих на КПГ. Что представляет собой типичный автомобиль, работающий на КПГ? Транспортные средства, работающие на КПГ, всех форм и размеров КПГ — это проверенная технология Седаны, пикапы, фургоны / фургоны Honda Все марки GMC Ford / Mercury / Lincoln

Подробнее

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВС)

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ВС) В двигателе внутреннего сгорания передача тепла рабочей жидкости происходит внутри самого двигателя, обычно за счет сгорания топлива с кислородом воздуха.Во внешнем

Подробнее

А.Паннирсельвам *, М.Рамаджаям, В.Гурумани, С.Арулсельван, Г.Картикеян * (кафедра машиностроения, Аннамалайский университет)

А.Паннирсельвам, М.Рамаджаям, В.Гурумани, С.Арулсельван, Г.Картикеян / International Journal of Vol. 2, выпуск 2, март-апрель 212 г., стр. 19-27 Экспериментальные исследования рабочих характеристик и характеристик выбросов

Подробнее

Тяжелый флот США — Экономия топлива

Тяжелый флот США — Экономия топлива Фев.22, 2006 Энтони Греслер, вице-президент по передовым разработкам VOLVO POWERTRAIN CORPORATION Движущие силы для FE в дизельном топливе высокой четкости Ожидаемая нехватка масла Быстрый рост цен на нефть

Подробнее

Сбор / хранение отработанного масла

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ И НОРМАТИВНЫЕ УСЛУГИ Раздел регулирования резервуаров для хранения P.O. Box 7837 Мэдисон, Висконсин 53707-7837 TDD #: (608) 264-8777 http://www.commerce.state.wi.us http: //www.wisconsin.губернатор Джим Дойл,

Подробнее

ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ В ДВИГАТЕЛЯХ CI

ПРОЦЕСС СГОРАНИЯ В ДВИГАТЕЛЯХ CI В двигателе SI подается однородная смесь A:: F, но в двигателе CI A:: F смесь неоднородна, и топливо остается в жидких частицах, поэтому количество подаваемого воздуха

Подробнее

Брошюра о биодизеле Mercedes-Benz

Брошюра «Мерседес-Бенц» по биодизелю Содержание Определения биодизельного топлива Основные качественные характеристики прямых рисков для биодизеля при использовании дизельного топлива, содержащего биодизельное топливо, воздействие биодизеля

Подробнее

Блок 8.Системы преобразования

Раздел 8. Системы преобразования Цели: После завершения этого раздела студенты должны уметь: 1. Описывать базовые системы преобразования 2. Описывать основные типы комплектов преобразования. 3. Опишите, как работает CNG

Подробнее

— Сервисный бюллетень — Поршни.

Нормальное сгорание: плавное, даже от свечи зажигания через верх камеры.1 2 3 Возникает искра Горение плавно перемещается по камере Сгорание и питание завершено Предварительное зажигание: происходит

Подробнее

Департамент автосервиса

LOB № 299: ТОПЛИВНЫЕ ОПЕРАЦИИ Департамента обслуживания транспортных средств Цель LOB-компания отвечает за топливные операции на 53 объектах и ​​администрирование коммерческих топливных кредитных карт. Топливные операции

Подробнее

E — ТЕОРИЯ / ОПЕРАЦИЯ

E — ТЕОРИЯ / ЭКСПЛУАТАЦИЯ 1995 Volvo 850 1995 ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ Volvo — Теория и принцип работы 850 ВВЕДЕНИЕ В этой статье дается базовое описание и принцип работы систем и компонентов, связанных с характеристиками двигателя.

Подробнее

Дизель: устранение неисправностей

Дизель: Устранение неисправностей Возможная причина Двигатель не запускается Трудно запускается двигатель Неровная работа на более низких оборотах Недостаточная мощность Детонация / пинк дизельного двигателя Черный Белый Синий Низкое сжатие X X X Низкое давление топлива X X

Подробнее

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ об управлении федеральным флотом Федеральные агентства задают множество повторяющихся вопросов об управлении федеральным флотом.Программа Министерства энергетики США (DOE) (FEMP) помогает федеральному

Подробнее

Руководство по реагированию на чрезвычайные ситуации

Руководство по реагированию на чрезвычайные ситуации Автомобиль на топливных элементах Honda, подготовленный для пожарной службы, правоохранительных органов, скорой медицинской помощи и профессионального буксировочного персонала компанией American Honda Motor Co., Inc. Содержание Ключевые компоненты … 2

Подробнее

Альтернатива ископаемому топливу

Альтернатива ископаемому топливу. Выбросы биодизеля. Биодизель. Биодизель производится из любого растительного масла, такого как соя, рисовые отруби, канола, пальма, кокос, ятрофа или арахис, из любого животного жира и переработанного кулинарии

Подробнее

ТЯЖЕЛЫЙ, ПОВЫШЕННЫЙ.ПОВТОРНО.

ТЯЖЕЛЫЙ, ПОВЫШЕННЫЙ. ЧТОБЫ ВЫПОЛНЯТЬ САМЫЕ ТРУДНЫЕ РАБОТЫ, вам нужен двигатель, который будет работать еще усерднее, чем вы. Вот почему Caterpillar предлагает двигатель CT13 для наших профессиональных грузовиков. Доставляет каждые

Подробнее

типов топливных молекул — метан, этан, гексан, октан

Что такое топливо?

Топливо — это любой материал, который может реагировать с кислородом для высвобождения энергии из потенциальной формы в пригодную для использования форму.Там есть много разных видов топлива. К твердому топливу относятся уголь, древесина и торф. Все эти виды топлива горючие, они создают огонь и тепло. Уголь — это ископаемое топливо, добываемое из земли при добыче полезных ископаемых. Это легко горючий черная или буровато-черная порода. Он состоит в основном из углерода и углеводородов, а также из различные другие элементы, включая серу. К нетвердым видам топлива относятся нефть и газ (оба вида топлива имеют разные разновидности).

Масло — это общий термин для несмешиваемых жидкостей. с водой. Название происходит от латинского oleum для оливкового масла. В Соединенных Штатах, нефть называется преимущественно нефтью. Например, «нехватка нефти» будет означать неадекватное снабжение нефтью, а не кулинарным или минеральным маслом. Нефть часто используется в политике и СМИ, когда речь идет о зависимости. на «иностранную нефть» или нефть, которая импортируется из других стран.

сырая нефть состоит из смеси нефтяных жидкостей и газов (вместе с попутными примеси), откачиваемые из грунта через нефтяные скважины.

Нефть (от латинского petrus – rock и oleum – oil) или минеральное масло — густая, темно-коричневая или зеленоватая легковоспламеняющаяся жидкость, которая в определенных точках существует в верхних слоях земной коры. Он состоит из сложной смеси различных углеводородов, в основном метанового ряда, но могут сильно различаться по внешнему виду, составу и свойствам.Его можно сократить до приставки petro-, как от «petrodiesel».

Натуральный газ, который составляет около 80% метана, с различными пропорциями этана, пропана и бутана, и используется как топливо.

Топливо не обязательно горючее.