Как повысить октановое число бензина в домашних условиях
Что означает октановое число
Октановое число бензина — это мера детонационной стойкости, а точнее показатель различных видов топлива и их воспламенения во время работы ДВС. При низких показателях октанового числа, использование такого топлива чревато негативными последствиями для двигателя, по причине детонации топлива. Из наиболее распространенного: преждевременный износ клапанов и седел, а также остатки гари на стенках и поверхностях. Поэтому октановое число должно быть подходящим для того или иного двигателя, а как повысить октановое число мы разберем в этой статье.
Методы повышения октанового числа
По описанным выше причинам было проведено не одно исследование, целью которых было получить бензин с показателем октанового числа выше среднего. Одним из таких, является технологически сложный метод, в основе которого тяжелый процесс нефтеперегона на заводах при помощи разделения и преобразования фракций, а именно благодаря физическому явлению катализа. Этот метод позволяет производить бензин с высокой себестоимостью, улучшенного качества, и с повышенным показателем энергетической ценности. Благодаря стараниям и исследователям, удалось найти методику, благодаря которой схожих значений можно добиться в домашних условиях собственноручно, прибегая к добавлению специальных добавок под названием «антидетонаторы».
Метилтретбутиловый эфир
На сегодняшний день это наиболее популярный метод. Метилтретбутиловый эфир (МТБЭ) имея огромный показатель детонационной стойкости (более 100 единиц) обеспечивает положительное влияние на работу двигателя: обогащенный кислородом он обеспечивает полноту сгорания понижая выхлопы содержащие элементы СО и СН. К минусам можно отнести тот факт, что повышенное содержание МТБЭ (больше 20%) является причиной снижения ресурса и роста выбросов окислов азота (NOx) в атмосферу. Однако, у такого метода есть свои негативные последствия — красный нагар на свечах зажигания, или камерах сгорания. При этом в симптоматике снижения ресурса и мощностей автомобиля, свечи постоянно троят а то и выходят из строя.
Добавки на основе спиртов
Кроме того, в топливо активно практикуют добавление этилового и метилового спиртов. Такой метод позволяет добиваться значительных показателей по повышению октанового числа. С помощью умеренного количества 10-процентного этилового спирта, бензин типа Аи-92, с легкостью можно повысить до Аи-95. Спирт увеличивая плотность заряда, одновременно снижает показатель детонации и влияние высоких температур на двигатель. Всё это объясняется охлаждением горючей смеси благодаря повышенной газификации и испарениям при работе.
Тетраэтил свинца
Сам по себе театратил свинца имеет множество положительных сторон: после добавление этой присадки резко снижается «дымность» выхлопов, двигатель работает тише привычного и даже немного мощнее прежнего. Все это суммируется со снижением показателя детонации. Однако, имея при этом значительно повышенную токсичность, театратил свинца можно смело считать одним из наиболее опасных для живого организма. Кроме того, что канцерогенность этого химического элемента выше нормы, так еще и испарения из автомобиля могут попадать в организм человека не только через верхние дыхательные пути, но и через открытые раны на теле. Крайне высок и показатель нервно-паралатического воздействия на человека, что приводит к параличам и даже смерти. Но кроме человека страдает и автомобиль. Свинец в составе оседает на трубках и патрубках и чреват негативными последствиями, особенно для карбюраторных автомобилей, и тем у о кого установлен впрысковый нейтрализатор.
Нафталин
Старое, позабытое всеми, кроме наших бабушек, средство борьбы с молью и прочей живностью приобрело новое дыхание как один из видов присадок. Всего 500 грамм этого вещества в одну канистру бензина повышает показатель октанового числа на целых три деления. Но безобидный помощник в виде порошка, взаимодействуя с топливом начинает медленно и прагматично наносить вред основным системам автомобиля. В первую очередь это продукты нагара в камере сгорания, а именно их повышенное количество. Кроме того, значительно повышается уровень токсичности выхлопных газов. Кроме того, нафталин способен кристаллизоваться и забивать бензонасосное отделение.
Ацетон
Ацетон в небольших количествах значительно повышает детонационную стойкость. Добавление подобной присадки нормируется государственными нормами и положениями, потому многие производители не брезгуют повышать октановое число этим методом. Проблема заключается в дальнейшем добавлении этого вещества в составы бензинов низкого качества, пытаясь таким образом получить больше положенного «навара». В итоге получается многократное преувеличение разрешаемой дозы, что в свою очередь чревато распадением ацетона на вредные и токсичные для человека компоненты.
Марганцевые присадки
Марганцевые присадки увеличивают детонационную стойкость на 4—5 единиц. К минусам такого средства можно отнести периодичный выход из строя нейтрализаторов, тем самым снижения эксплуатационных сроков работы двигателя.
Монометиланилин
Монометиланилин(ММА) в небольших дозах (в пределах 1,3%) не имеет негативного влияния на системы двигателя, и при этом повышает октановое число. А вот если переборщить с концентрацией это может вызвать повышенное нагарообразование, и «зависаниям» клапанов и насосов. ММА довольно токсичен для человека, и при попадании в организм паров содержащих его может быть вызвано сильное отравление с серьезными последствиями.
Моющие присадки
Моющие присадки, как принято считать безвредны, так как они имеют достаточный баланс из ингибиторов коррозийных явлений, деэмульгатора (именно он поглощает воду) и непосредственно самого моющего компонента, среди которого наиболее популярным является ПАВ (поверхностно-активные вещества). Благодаря использованию подобного вещества лучшим образом «разъедается» нагар и отложения другого характера. Но крайне важно учесть концентрацию подобного вещества. Передозировка (использование более 10%) чревата плохим запуском двигателя, вплоть до полной потери работоспособности.
Влияние добавок на работу двигателя
Как уже было отмечено в описания всех названных выше присадок, их срок действия достаточно мал, а потом они быстро разрушатся и распадаются. Всё это становится серьезной угрозой, так как образованные частички попадают в клапаны и проводят их закупорке. Наиболее важным моментом использования некачественного бензина, разбавленного значительным количество присадок является его способность проводить электричество, в отличие от заводских аналогов с повышенным качеством производства. Такое «свойство» чревато возгоранием двигателя, и потенциально небезопасно для участников дорожного движения.
Как повысить октановое число бензина, полезные советы
Глядя на рост стоимости топлива на заправках, у многих автолюбителей возникает шальная мысль повысить октановое число бензина. Почему бы и нет?
Конечно, на практике данная работа ложится на «плечи» нефтеперегонных заводов, у которых методы такого преобразования весьма сложные. Но иногда столь оригинальна задача по силам и обычному автолюбителю.
В чем суть
Для начала разберемся, что это за показатель такой и для чего его, собственно, улучшать.
Итак, октановое число характеризует детонационные свойства бензина, то есть его способность воспламеняться в нужное время и с необходимым качеством.
Это основной показатель, которому уделяется особое внимание. К примеру, если октановый показатель бензина АИ-95, то это говорит о его детонации на 95% (как изооктана) и на 5% (как гептана).
В первый же момент после нефтеперегонки бензин имеет минимальное октановое число – 70. В дальнейшем с помощью различных методов и присадок данный показатель можно поднять до желаемого уровня.
Определение октанового числа производится на специальном стенде (часто он имеет вид специального мотора для испытаний). Проверка выполняется при различных нагрузках – малых и средних.
Но в последнее время начали появляться специальные приборы, которые упрощают проверку.
Параметры топлива, используемого для эксперимента, сравниваются со стандартными составами изооктана и гептана. После этого бензину присваивается своя «цифра».
К слову, каждое органическое соединение имеет свой уровень детонационной устойчивости.
К примеру, метан имеет показатель октанового числа 107,5; пропан – 105,7; бензол – 113; бутан – 93, 6; бензины прямой перегонки – около 58, каталитического крекинга — около 80-85 и каталитического риформинга – 83-97.
Зачем изменять параметр октана?
При низком октановом числе бензин может воспламеняться много раньше, чем это необходимо. В таком случае мощность двигателя снижается, появляется хорошо известный многим автолюбителям процесс детонации.
Кроме этого, применение низкооктанового бензина приводит к детонации двигателя, сокращению срока службы целой группы его основных элементов – седел, клапанов, свечей и так далее. Если злоупотреблять топливом низкого качества, то капремонт двигателя придется делать намного раньше срока.
Так что для повышения качества бензина и существенного улучшения его эксплуатационных качеств, повышать октановое число все-таки нужно.
Как это делается? В чем особенности каждого из методов? Именно об этом мы и поговорим более подробно.
Основные методы
На сегодня можно выделить несколько основных способов повышения октана.
Каталитический крекинг.
Процесс, который можно реализовать только в условиях нефтеперерабатывающего завода. Этот метод подразумевает, нагрев нефти на катализаторе до температур немногим выше 500 градусов Цельсия.
Во время нагрева в Алканах снижается молярная масса, что позволяет получить на выходе два элемента – ароматические углероды и Алкены.
Как итог, бензин с октановым числом 91-92. Минус такого топлива — в большой концентрации ароматических углеводов. Следовательно, при длительном хранении топлива октановое число может уменьшиться.
Каталитический реформинг.
Здесь полученное после прямой перегонки топливо нагревается до 500-520 градусов Цельсия. Одновременно с этим катализатор (рений, оксид алюминия с платиной и прочие металлы) находится под давлением около 35 атмосфер. На завершающем этапе получается 95-й бензин. КПД – около 75%.
Как и в первом случае, такой вид работ выполняется только в специальных условиях на заводе.
Метилтретбутиловый эфир.
Это одна из наиболее популярных добавок для повышения октанового числа топлива. Ее особенности – бесцветность, способность к легкому воспламенению, низкая токсичность, сильный запах и высокий уровень октана.
Достаточно долить в бензин около 15% данного эфира (от общего объема топлива), чтобы повысить октановое число на 8-12 пунктов.
Чаще всего именно этот метод используется для увеличения «октана». Но у него есть недостаток – полученный таким способом бензин много быстрее испаряется в солнечную погоду из-за своей повышенной летучести.
Спиртовые добавки (на основе этилового или метилового спирта).
Также применяются для повышения качества топлива. К примеру, добавив 1/10 части этилового спирта в бензин АИ-92 можно сделать его 95-м. При этом на авто существенно снижается токсичность выхлопов.
Но данный метод имеет целый ряд недостатков.
Так, проявляется способность спирта впитывать в себя влагу, что требует от автолюбителя дополнительных мероприятий по «осушению» бензина.
Кроме этого, есть высокий риск появления пробок в топливной системе.
К слову, если не предпринимать никаких мер, то в топливе появляется вода, а это повышенный расход, неполное сгорание топливной смеси, высокий риск замерзания бензина в системе и прочие проблемы. Поэтому придется удалять воду из бензина.
Тетраэтилсвинец.
Одна из наиболее качественных добавок, которая активно применяется еще с 1921 года.
Достаточно 1/20 части этого вещества, чтобы поднять уровень октана на 15-18 позиций.
Тетраэтилсвинец применяется в комплексе со специальными «веществами-выносителями», который убирают образовавшийся при сгорании добавки оксид свинца.
Сегодня этот метод запретили из-за опасных паров свинца и их негативного действия на организм человека. Пары вещества очень ядовиты.
Кроме этого, такое топливо нельзя использовать в машинах с каталитическими нейтрализаторами (техника выходит из строя уже через несколько часов работы).
Влияние добавок
Безусловно, высокооктановое топливо – это большой плюс для двигателя. Последний работает стабильнее, повышается мощность, снижается расход топлива и так далее.
Именно поэтому из обихода постепенно выходят устаревшие и неэффективные виды топлива АИ-76 и АИ-80. Но и здесь есть определенные риски.
Если заправить машину бензином с «кустарно» повышенным октановым числом, можно столкнуться с целым рядом проблем, начиная обычной заменой свечей и заканчивая капитальным ремонтом двигателя.
Другие добавки.
Предложения на рынке.
Выводы
Таким образом, увеличить октановое число реально, и способов существует предостаточно. Но помните, что заниматься таким «искусством» в домашних условиях крайне опасно.
Лучше, когда такая работа производится профессионалами и только в специально оборудованных помещениях.
Что касается применения различных добавок, то на них не очень положительно реагирует двигатель – помните об этом.
Как повысить октановое число бензина – CARDiNATOR
Производство бензина с немалыми показателями октанового числа с помощью сложных технологических процессов — очень недешевое удовольствие. Куда экономнее использовать антидетонаторы (спецдобавки). Благодаря им Аи-92 может с легкостью «перевоплотиться» в Аи-95.
Методы повышения октанового числа
Сегодня чаще всего для достижения обсуждаемой цели используются метилтретбутиловый эфир (аббревиатура МТБЭ). Жидкости не свойственен цвет, но присущ специфический запах. Преимущества эфира весомые — серьезное октановое число и отсутствие токсичности. Достаточно 15% МТБЭ приплюсовать к составу бензина, чтобы рост числа составил 12 единиц.
Однако, есть у МТБЭ определенные недостатки — серьезный уровень летучести и вероятность испарения из состава бензина в летнюю погоду, когда стоит знойная жара.
Распространены ли специальные добавки, основа которых — чистый спирт? Безусловно, используются два его вида — как метиловый, так и этиловый.
Если к составу бензина Аи-92 приплюсовать около 10% этилового спирта, получится Аи-95. Другой бонус такого смешивания — небольшое, но явное уменьшение токсичности выхлопных газов.
Спирт тоже не идеален. Поскольку из-за такой добавки происходит большой рост давления насыщенных паров. Чем это чревато? Возникает вероятность формирования паровых пробок, что опасно для топливной системы.
Вдобавок, условия хранения далеко не самые элементарные. Такой бензин может с легкостью поглощать влагу из воздуха. Спирт обладает свойством растворяться в воде. Поддержка грамотных условий хранения может добавить очень большой процент к себестоимости такого бензина.
Последний антидетонатор, который хочу вкратце разобрать — это тетраэтилсвинец. На сегодняшний день он дает наибольшую эффективность. Интересна добавка из-за своей дешевизны и эффективности — идеальное сочетание. Достаточно добавить 0,05% в состав бензина, чтобы октановое число выросло как минимум на 15 единиц.
Абсолютно нецелесообразно смешивать бензин с ТЭС в естественном его виде. Так как при сгорании формируется оксид свинца. После его можно заметить на поршнях, клапанах и других комплектующих. Появляется видимый нагар. Чтобы оксид свинца не давал о себе знать, в ТЭС начали добавлять специальные вещества. Это и плюс, и минус. Когда ТЭС мешается со специальным веществом, красителем и бензином, получается этилированный бензин. Это очень токсичная жидкость, опасная для человека. Поэтому такой бензин нецелесообразен для эксплуатации машин. Если в ТС каталитический нейтрализатор отработавших газов, опасен бензин и для техники.
Повышаем октановое число топлива
В данной статье о нем и поговорим. Мы постараемся рассмотреть все способы, с помощью которых можно увеличить октановое число топлива, а также каким образом можно проверить октановое число, а с ним и качество топлива, которое вы используете.
1. Когда нужны присадки
Если топливо в автомобиле обладает низким октановым числом, оно может намного раньше воспламеняться, чем это будет необходимо. В данном случае мощность двигателя может существенно снижаться, а это грозит появлением хорошо известного большинству автолюбителей процесса детонации топлива. Также использование низкооктанового бензина может стать причиной сокращения срока службы целой группы его главных элементов – клапанов, седел, свечей и многих других, исходя из этого делать капремонт двигателя вам придется намного раньше.
Анализируя вышесказанное, можно подытожить, что повышать уровень октанового числа все-таки необходимо. Отвечая на вопрос, как добиться повышения октанового числа бензина, можно с уверенностью сказать, что на сегодняшний день имеется только два стандартных способа, а именно: использование сложных технологических операций, осуществление которых просто невозможно в «гаражных» условиях, а также добавление специальных присадок, называемых антидетонаторами. К сожалению, многие из присадок могут быть очень вредными, хотя большинство из них все еще используются, даже на вполне легальных АЗС.
Как известно, некачественный бензин не производят, а делают его таким уже после производства, так как с нефтезавода бензин выпускается по всем стандартам и нормам и соответствует желаемому качеству. Владельцы некоторых заправочных станций пренебрегают качеством топлива и добавляют в него различные присадки с целью сделать из дешевого бензина более дорогостоящий.
2. Моющие присадки
Сегодня моющие присадки к бензину выпускаются почти каждой «внушительной» нефтяной компанией. Наименований для моющих присадок имеется огромное количество, поэтому делать характеристику присадок по внешнему виду, запаху или цвету абсолютно бесполезно.
Работать над созданием моющих присадок начали еще в те далекие для современного автомобилиста времена, когда перед обществом впервые предстали двигатели с принудительной вентиляцией картера. Отложения крайне мешали дроссельной заслонке, и в результате двигатель не только изнашивался, но и потребность в количестве топлива для поддержания мощности постоянно возрастала, так как он не полностью сгорал. Исходя из этого, появление моющих присадок было обусловлено двумя основными причинами: желанием продлить срок службы автомобильного двигателя, а также сэкономить топливо.
По сути, моющая присадка – это тщательно сбалансированный пакет из ингибиторов коррозии, деэмульгатора (поглотителя воды), а также моющего компонента, в качестве которого, как правило, выступают поверхностно-активные вещества (ПАВ). Она способна «разрыхлить» лаковые отложения и нагар, а мельчайшие частицы уносит с потоком топливо-воздушной смеси в цилиндр, где они благополучно сгорают.
При добавлении моющей присадки в топливо нужно быть очень осторожным с дозировкой. Передозировка (как правило, более 10 %) может привести к тому, что двигатель попросту не сможет завестись.
По сути, моющие присадки являются тем же стиральным порошком, или же шампунем. Это поверхностно-активные вещества, которые могут хорошо растворяться в бензине и явялются обладателями таких же моющих свойств, как вышеуказанный стиральный порошок, который растворяется в воде. Хотя, в отличие от обычного порошка, моющие присадки должны быть обладателями более мощных характеристик. Ну и, конечно, они ни в коем случае не должны навредить.
3. Чем повысить октановое число
3.1 Тетраэтилсвинец
Как правило, на начальном этапе производства топлива, его октановое число составляет всего от 40 до 65 единиц.
Как мы уже говорили, для того чтобы придать данному веществу схожести с качественным бензином, в него необходимо добавлять присадки, которые способны повысить октановое число. Один из наиболее популярных присадок – тетраэтилсвинец ТЭС (Рb(С2Н5)4), который является и одним из наиболее эффективных антидетонаторов. Это масляная бесцветная жидкость, которая имеет температуру кипения около 200°С. Применять тетраэтилсвинец как антидетонатор начали еще в 1921 году, и на сегодняшний день данная присадка является одним из наиболее дешевых и эффективных средств (в концентрации 0,05% ТЭС позволяет повысить октановое число бензина на 15 — 17 пунктов).
Как правило, тетраэтилсвинец не добавляется в топливо в чистом виде, исходя из того, что при сгорании наблюдается образование оксида свинца, который в виде нагара оседает на клапанах, поршнях и других элементах.
Поэтому тетраэтилсвинец смешивают с другими веществами, такими как дибропропан или бромистый этил. Для того чтобы удалить из камеры сгорания оксиды свинца, было принято использовать специальные «вещества-выносители» (диромэтан,бромистый этил, дибромпропан), которые образовывали со свинцом при сгорании летучие соединения, с легкостью удаляемые из камеры сгорания. Данная смесь ТЭС с «веществом-выносителем», а также с добавленным во все это красителем, получила название «этиловая жидкость», а бензин, который включал данные компоненты, стали называть этилированным.
На сегодняшний день производить этилированный бензин строго воспрещено, так как он имеет большую токсичность. Это наиболее опасная присадка за всю историю антидетонаторов. В народе ее еще принято называть «псевдобензин».
Свинец может накапливаться в организме, может вызвать рассеянный склероз и вообще, по сути, является ядом.
Более того, этилированный бензин ни в коем случае нельзя использовать в тех автомобилях, которые оборудуются каталитическими нейтрализаторами отработавших газов. Последние могут выйти из строя во время эксплуатации двигателя где-то около нескольких часов.
Подводя итог вышесказанному, можно сказать, что плюсы ТЭС заключаются в том, что он является наиболее эффективным антидетонатором, так как его концентрация только в 0,01% может поднять октановое число сразу на три единицы. К тому же, ТЭС не очень дорогой. Минус ТЭС заключается в токсичности присадки, которая может нанести ущерб как человеку, так и автомобилю.
3.2 Спирты
Наряду с тетраэтилсвинцом, в бензин также можно добавлять и спирты (этиловый и метиловый). Так, к примеру, если добавить в бензин Аи-92 всего 10% этилового спирта, можно увеличить октановое число до 95 единиц. К тому же, данная присадка может минимализировать токсичность выхлопных газов. Хотя не исключено, что использование спиртов может привести к довольно значительному росту давления насыщенных паров, которое может стать причиной накапливания паровых пробок в трубопроводах топливной системы.
Также спирты являются активными поглотителями влаги из воздуха и хорошо растворяются в воде, поэтому, для того чтобы хранить данную смесь, необходимо создать специфические условия хранения, а также проводить периодический мониторинг содержания спиртового компонента. Несоблюдение правил хранения может быть чревато тем, что в составе бензина появится вода, а это, как известно, приводит к увеличению расхода топлива, к неполному его сгоранию или же – при значительном проценте, разумеется – к возникновению ледяных пробок в зимнее время года.
Помимо всего этого, к недостаткам данной присадки можно отнести и тот факт, что она может оказать довольно серьезное разъедающее действие на прокладки в самом двигателе. Данный недостаток может привести к тому, что компоненты топлива не могут смешаться в цилиндре. Это чревато образованием отдельных слоев смеси в бензобаке. Если вдруг в такую смесь попадет вода, она поглотится спиртом, и вместе они образуют обычную водку. Но, как известно каждому, бензиновые двигатели не могут работать на топливе, которое состоит из водки.
3.3 Железо и марганец
Несмотря на огромный перечень выявленных эффективных антидетонаторов разнообразного химического состава, большинство промышленностей реализовывают АД присадки исключительно на основе трех химических элементов: свинца, железа и марганца.
Это уже известные нам тетраэтилсвинец и близкий к его химическому составу тетраметилсвинец (ТМС), а также циклопентадиенилтрикарбонил марганца (ЦТМ), дициклопентадиенил железа (ферроцен) и его алкильные производные, и метилциклопентадиенилтрикарбонил марганца (МЦТМ). Антидетонаторы на основе марганца могут применяться в высокооктановых бензинах. Из-за низкой допустимой концентрации (не более 17 мг марганца на 1 л бензина), его применяют в ограниченных масштабах, и именно этот факт не позволяет данным антидетонаторам серьезно конкурировать с эфирами и спиртами в борьбе за ОЧ.
4. Условно рекомендуемые присадки
Все вышеперечисленные присадки можно характеризировать как нерекомендуемые присадки, так как уровень токсичности у них очень высок, хотя они и являются наиболее эффективными. Помимо нерекомендуемых антидетонаторов, существуют и более «щадящие», которые именуются как условно рекомендуемые присадки. Все большую и большую популярность приобретает метил-трет-бутиловый эфир, который не имеет расцветки, легко воспламеним, а также обладает специфическим запахом. Данный эфир не обладает высокой токсичностью, но при этом имеет высокое октановое число. Собственное октановое число метил-трет-бутилового эфира доходит до 110 единиц или даже выше. Использовав только 15% метил-трет-бутилового эфира, вы сможете добиться повышения октанового числа топлива до двадцати единиц.
Ко всему, данный эфир приносит очень большую пользу двигателю: кислород, который содержится в нем, является обеспечителем полноты сгорания и тем самым снижает выбросы СО и СН. Увеличенное содержание МТБЭ в топливе (как правило, свыше 15%) может привести к снижению мощности и увеличению выбросов окислов азота (NOx). Помимо этого, бензин, в составе которого имеется завышенная концентрация МТБЭ, ведет себя очень агрессивно по отношению к уплотнениям топливной системы и может ускорять процесс коррозии.
На сегодняшний день практически весь бензин с высоким октановым числом производится с использованием данной присадки. Еще одной условно рекомендуемой присадкой является монометиланилин (ММА).
Если использовать его в низких концентрациях ( где-то до 1,3%), какого-либо вреда двигателю присадка не принесет, к тому же, снизит детонацию. Если превысить дозу используемого монометиланилина, это грозит двигателю образованием в нем нагара, который является причиной «зависания» клапанов.
Как известно, ММА относится к категории ядов, так как при вдыхании паров человек может серьезно отравиться.
5. Присадки для дизельного топлива
О том, как повысить октановое число бензина, мы уже узнали. А что делать автомобилисту, который привык использовать дизельное топливо? Ответ очень прост: и в этом случае не избежать использования присадок. Итак, если двигатель вашего автомобиля использует дизельное топливо, для того чтобы повысить октановое, или как его принято называть, цетановое число, необходимо в качестве присадок добавлять в него нитраты и перекиси. Как ни крути, но данные присадки не так эффективны, как те, которые добавляются в состав бензина (например, тетраэтилсвинец), более того, они малостабильны. Исходя из этого, данная практика увеличения цетанового числа не имеет должного распространения.
6. Оперативное определение октанового числа
Большинство автомобилистов интересует вопрос о том, как можно самостоятельно проверить уровень октанового числа топлива, которое используется двигателем собственного автомобиля.
С каждым днем технологии движутся вперед, и сегодня этот вопрос решаем. Автомобилисты могут воспользоваться специально разработанными компактными приспособлениями. Данные приборы позволяют определить качество бензина прямо на автозаправочной станции. Благодаря этому вы сможете избежать покупки некачественного топлива, а значит, сможете предупредить связанные с плохим качеством топлива поломки автомобиля.
Данный прибор сможет безошибочно продиагностировать октановое число марок топлива Аи-80, Аи-92, Аи-95, Аи-98. Действие прибора основывается на исследовательском методе анализа топлива, а посему способно определить уровень диэлектрической проницательности бензина, от которой зависит значение октанового числа.
Прибор может приводиться в эксплуатацию как в проточном режиме в момент заправки топливом, так и в режиме погружения в бензин. Для того чтобы прибор работал в проточном режиме, достаточно наполнить бак бензином в количестве от 5 до 10 литров.
Главными особенностями, которыми обладает данный прибор, являются, как мы уже упоминали, наличие двух методов работы: проточный метод и метод погружения; безошибочность определения реального октанового числа топлива; возможность его калибровки ; быстрота в измерении – уже на протяжении 15 секунд прибор сможет дать точный результат. Ко всему этому, прибор очень легко вводится в эксплуатацию (при условиях от -20 до +40 градусов), компактный, легкий и удобный.
Подводя итог, можно сказать, что в наше время главной причиной повышения октанового числа топлива является непоколебимое желание автомобилистов сэкономить. Но в своем желании они допускают очень много ошибок, так как забывают, что существует и много других факторов, о которых не стоит забывать. Так, к примеру, среди многих водителей бытует неверное мнение о том, что нужно заправляться понемногу за один раз. В таком случае почти невозможно сэкономить ни на деньгах, ни на топливе, на котором экономить вообще нельзя, ведь это чревато поломками двигателя.
Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.
Что такое октан? — Как работает бензин
Если вы читали «Как работают автомобильные двигатели», то знаете, что почти во всех автомобилях используются четырехтактные бензиновые двигатели. Один из тактов — это такт сжатия , когда двигатель сжимает цилиндр, полный воздуха и газа, в гораздо меньший объем, прежде чем воспламенить его свечой зажигания. Степень сжатия называется степенью сжатия двигателя. Типичный двигатель может иметь степень сжатия 8: 1. (Подробнее см. Как работают автомобильные двигатели.)
Октановое число бензина показывает, насколько топливо может быть сжато, прежде чем оно самовоспламеняется. Когда газ воспламеняется от сжатия, а не от искры от свечи зажигания, это вызывает детонацию в двигателе. Стук может повредить двигатель, поэтому вы не должны этого допустить. Газ с более низким октановым числом (например, «обычный» бензин с октановым числом 87) может выдержать наименьшее количество сжатия перед воспламенением.
Объявление
Степень сжатия вашего двигателя определяет октановое число газа, который вы должны использовать в автомобиле.Один из способов увеличить мощность двигателя заданного рабочего объема — увеличить степень сжатия. Таким образом, «высокопроизводительный двигатель» имеет более высокую степень сжатия и требует более высокооктанового топлива. Преимущество высокой степени сжатия заключается в том, что она дает вашему двигателю более высокую мощность в лошадиных силах для данного веса двигателя — это то, что делает двигатель «высокопроизводительным». Минус в том, что бензин для вашего двигателя стоит дороже.
Название «октан» происходит от следующего факта: когда вы берете сырую нефть и «расщепляете» ее на нефтеперерабатывающем заводе, вы получаете углеводородных цепей разной длины.Эти цепи различной длины затем можно отделить друг от друга и смешать с образованием различных видов топлива. Например, метан, пропан и бутан — все углеводороды. Метан имеет единственный атом углерода. Пропан имеет три связанных вместе углеродных атома. Бутан имеет четыре связанных вместе углеродных атома. Пентан имеет пять, гексан — шесть, гептан — семь, а октан имеет восемь атомов углерода , связанных вместе.
Оказывается, гептан очень плохо переносит сжатие. Слегка сожмите его, и он самовозгорится.Octane очень хорошо справляется со сжатием — можно сильно сжимать, и ничего не происходит. Восемьдесят семь-октановый бензин — это бензин, который содержит 87 процентов октана и 13 процентов гептана (или некоторую другую комбинацию топлива, которая имеет те же характеристики, что и комбинация 87/13 октана / гептана). Он самовоспламеняется при заданном уровне сжатия и может использоваться только в двигателях, которые не превышают эту степень сжатия.
.Может ли ацетон значительно увеличить расход бензина?
Фото: Инди Чарли / Flickr 
Мудрый выбор хлебаМожет ли ацетон значительно увеличить расход топлива? Читатель Wise Bread Кип Кей сказал нам, что добавив чистый ацетон в свой бензобак, его машина теперь получает 10 дополнительных миль на галлона.
Взгляните на доказательство Кипа (перейдите к 1:07):
Ацетон является активным ингредиентом жидкости для снятия лака. Он относительно дешев, и поэтому идея о том, что он может значительно повысить эффективность использования газа, очень привлекательна. (См. Также: Как сократить расходы на владение автомобилем)
Тем не менее, Том и Рэй из Car Talk NPR говорят, что заявления о том, что ацетон увеличивает расход бензина, полностью ложны:
Хуже бесполезного — тоже вредно .Ацетон является основным ингредиентом жидкости для снятия лака. И хотя он горит и является высокооктановым материалом, он также является очень мощным растворителем. Таким образом, пока он находится в вашей топливной системе, он будет быстро растворять все ваши резиновые компоненты … такие как прокладки и уплотнительные кольца.
Я в целом доверяю Тому и Рэю, но, как кто-то заметил на форуме Snopes, Том и Рэй следовали совету эксперта по нефтяной промышленности, которого вряд ли можно было считать объективным источником информации.
Ацетон как добавка к топливу
Ацетон также был переупакован в качестве топливной добавки различными изобретателями. Выполните простой поиск в Google Patent по запросу «эффективность использования ацетона в топливе» и посмотрите результаты сами. Вот один пример:
Роджер Кроуфорд, бизнесмен и независимый исследователь из Мидленда, Техас, использует другой подход к экономии топлива. Он только начал продавать газовую присадку, которую называет «XtraMPG». Он говорит, что это повышает октановое число, более чистое сгорание и позволяет автомобилистам получить лучшую экономию топлива и покупать менее дорогие сорта газа, что в целом экономит от 10 до 15 процентов на газе.
Что в XtraMPG? «Большинство из нас знает это как жидкость для снятия лака», — говорит Кроуфорд. «Это простой ацетон, неопасное органическое химическое вещество … с октановым числом 150».
Кроуфорд говорит, что был бы счастлив, если бы все купили ацетон и добавили его в свои бензобаки. Но поскольку люди кажутся неохотными, он упаковывает это как XtraMPG.
EPA не тестировало XtraMPG. Но Чендлер из EPA предупреждает, что потребители должны остерегаться того, какие гаджеты и топливные добавки они добавляют в свои автомобили, особенно с сегодняшними системами впрыска топлива с компьютерным управлением.«Есть и другие, более практичные способы экономии топлива», — говорит он.
Источник: Washington Post
Хотя я не нашел убедительных доказательств того, что ацетон может безопасно увеличить расход топлива, есть множество доказательств того, что ацетон является активным ингредиентом многих «очистителей двигателя» и «ускорителей топлива». Если вы любитель приключений, вы можете подумать о дополнительных исследованиях и попытаться создать собственный топливный бустер на основе ацетона — что, вероятно, будет разумнее, чем отдавать свои деньги таким людям, как Роджер Кроуфорд.
В видеоКипа также упоминается много других замечательных советов по экономии газа, помимо ацетона. Обязательно посмотрите видео целиком, а также ознакомьтесь с нашими статьями о вождении с низким расходом топлива и других идеях по экономии газа.
.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 наиболее привлекательными спиртами для добавления в бензин считались этанол и метанол. 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, например, 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 точка 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] изучали, что 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 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 являются наиболее часто используемыми 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 вычислительного времени.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 состояния 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 изучения характеристик и выбросов при работе с бензином, этанолом-бензином и смесями метанол-бензин.
На рисунке 1 PFIE символизирует двигатель, а C1 – C4 — количество цилиндров двигателя SI. Цилиндры являются основным элементом в этой модели, потому что им необходимо 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.
Калиброванная модель 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 |
| Молекулярный вес | 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 точка 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 газа, 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 до сих пор не может быть дано, а достижению надежной модели в рамках термодинамического подхода определенно препятствуют фундаментальные предположения 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:
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.
Часть заряда попадает в щели и не сгорает, поскольку пламя гаснет на входе.
Иногда случаются полный пропуск зажигания или частичное сгорание при низком качестве сгорания.
Слои гашения на стенках камеры сгорания, которые остаются, когда пламя гаснет, прежде чем достигнет стенок.
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.
Образование 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 любое время описывается уравнением. (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 различной растворимости отдельных углеводородов в смазочном масле.
Предположения, сделанные при разработке абсорбции / десорбции углеводородов, следующие:
Топливо состоит из одного вида углеводорода, полностью испарившегося в свежей смеси.
Температура масляной пленки такая же, как у стенки цилиндра.
Поперечный поток через масляную пленку незначителен.
Масло представлено скваланом (C 30 H 62 ), характеристики которого напоминают характеристики смазки SAE5W20.
Диффузия топлива в масляной пленке является ограничивающим фактором для постоянной 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. Результат 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 смеси 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 рис. 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 произошло 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 с бензином по сравнению с M50 на всех оборотах двигателя.
На рис. 5 показаны варианты BSFC для смесей метанол-бензин 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 разных оборотах двигателя представлены на рисунках 6 и 7.
Рисунок 6.
Влияние смесевых топлив на мощность торможения двигателем.
Рисунок 7.
Влияние смесевых топлив на расход топлива двигателем.
При увеличении содержания этанола в смешанном топливе тормозное усилие уменьшалось 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. При увеличении 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 была выше по сравнению с купажной М50.
На рисунке 7 показаны изменения BSFC для смешанных топлив при различных 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 энергосодержание топлива, смешанного с этанолом, дает некоторый прирост BSFC.
3.2. Характеристики выбросов
Влияние топлива на смеси этанола на выбросы CO показано на Рисунке 8.
Рисунок 8.
Влияние топлива на смеси этанола и бензина 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 кислородом за счет этанола, в котором увеличение доли кислорода будет способствовать дальнейшему окислению CO во время процесса выхлопа двигателя.Одна из других важных причин этого сокращения заключается в том, что этанол (C 2 H 5 OH) содержит 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 HC можно объяснить аналогично тому, как описано выше для концентрации CO.
Рис. 9.
Влияние топливной смеси этанол-бензин на выбросы углеводородов.
Влияние смесей этанола и бензина на выбросы NOx для различных скоростей 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 метанола и бензина 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 топливной смеси метанол-бензин на выбросы CO.
Влияние смесей метанол-бензин на выбросы углеводородов показано 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. Причина может заключаться в обогащении кислородом этанола и метанола, в котором увеличение доли кислорода будет способствовать дальнейшему окислению CO во время процесса 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).
Рис. 14.
Влияние смесей этанола и метанола с бензином на выбросы CO.
Влияние смесей этанол, метанол и бензин на выбросы углеводородов видно на рисунке 15. Когда процентное содержание этанола и метанола увеличивается, концентрация углеводородов снижается.
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:
Скрытой теплотой испарения спиртов, которая снижает температуру в камере сгорания во время испарения.
Чем больше образуется трехатомных молекул: тем выше теплоемкость газа и тем ниже будет температура газа сгорания.Однако низкая температура в камере сгорания также может привести к увеличению количества несгоревших продуктов сгорания.
4. Выводы
Цель данной главы — продемонстрировать влияние добавок 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).
Когда процентное содержание этанола и метанола увеличивается, 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.
.