95-й или 92-й? а может дизель… или газ…

Заезжая на заправку, мы обычно видим привычный ассортимент из трех, четырех видов топлива, 

интересно, а на чем еще может ездить автомобиль? Рассмотрим самые распространенные виды автомобильного топлива, и конструктивные особенности двигателей, которые их используют.  

Бензины

Аи-92, Аи-95, Аи-98, какая разница? Давайте разберемся в маркировке: первая буква говорит о назначении топлива, цифры показывают октановое число, а вот вторая буква говорит о методе определения октанового числа, но обо всем по порядку.  Октановое число — условная количественная характеристика стойкости к детонации моторных топлив, применяемых в карбюраторных двигателях внутреннего сгорания. Моторное топливо сравнивается со смесью изооктана, октановое число которого условно принято за 100, и n-гептана, октановое число которого равно 0. Процентное (по объему) содержание изооктана в смеси, эквивалентной по детонационной стойкости испытуемому топливу при стандартных условиях испытания, называется октановым числом топлива. Октановое число показывает стойкость топлива к самовоспламенению при сжатии, т.е. если смешать пары топлива с воздухом в определенной, “идеальной” пропорции (14,7 : 1 для бензина), поместить эту смесь в цилиндр, и сжимать с помощью поршня, то при определенной степени сжатия произойдет самовоспламенение (детонация) смеси. Для бензиновых двигателей детонация является нежелательным явлением, т.к. происходит не в момент подачи искры на свечу, а самопроизвольно, и из-за высокой скорости горения, можно сказать “взрыва”, пагубно влияет на детали двигателя.

Существует два основных метода определения октанового числа: исследовательский (ОЧИ) и моторный (ОЧМ). 

ОЧИ — определяется на одноцилиндровой установке с переменной степенью сжатия, называемой УИТ-65 или УИТ-85, при частоте вращения коленчатого вала 600 об/мин, температуре всасываемого воздуха 52 °C и угле опережения зажигания 13°. Оно показывает, как ведёт себя бензин в режимах малых и средних нагрузок.  

ОЧМ- определяется также на одноцилиндровой установке, при частоте вращения коленчатого вала 900 об/мин, температуре всасываемой смеси 149 °C и переменном угле опережения зажигания. ОЧМ имеет более низкие значения, чем ОЧИ. ОЧМ характеризует поведение бензина на режимах больших нагрузок. 

Вернемся к маркировке, расшифруем обозначение Аи-95: А — автомобильное, и- исследовательский метод, 95 — октановое число.

Для каждой модели бензинового двигателя производителем предусмотрены допустимые марки топлива. Чем выше степень сжатия в камере сгорания двигателя, тем большее октановое число должно иметь используемое топливо, и тем больше мощности двигатель вырабатывает при одном и том же объеме цилиндра. Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра (надпоршневого пространства цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мертвой точке) к объему камеры сгорания (надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мертвой точке, ВМТ).

Как правило, 98-й бензин используется в турбированных двигателях с высокой степенью сжатия 12 -14. 92-й, 95-й — в атмосферных со степенью сжатия 10 — 12 , еще около 10-ти лет назад, на АЗС можно было встретить 76-й и 80-й бензины они использовались в двигателях со степенью сжатия 8,5 — 9, но автопроизводители уже давно перестали выпускать двигатели под эти марки топлива. Также иногда можно встретить в продаже бензин с октановым числом 100 и 102 ему соответствует степень сжатия более 14, такое топливо используется в спортивных автомобилях.

Дизельное топливо

Дизельное топливо имеет два основных параметра: содержание серы и предельная температура фильтруемости. 

по содержанию серы делится на четыре экологических класса:

К2 — содержание серы не более 500 мг/кг;

К3 — содержание серы не более 350 мг/кг;

К4 — содержание серы не более 50 мг/кг;

К5 — содержание серы менее 10 мг/кг.

Предельная температура фильтруемости  определяется в лабораторных условиях, это максимальная температура при которой 20 мл топлива проходят через специальный фильтр дольше 1 мин. На практике это минимальная температура воздуха на улице при которой возможно использовать топливо в автомобилях без дополнительного подогрева.

Дизельное топливо разделяется на два типа “летнее” и “зимнее”. Летний тип делится на 6 сортов:

Для дизельного топлива применяемого в холодном и арктическом климате существует отдельная классификация:

В отличии от бензинового, в дизельном двигателе топливо не смешивается заранее с воздухом, оно распыляется под давлением в цилиндр перед моментом максимального сжатия, и воспламеняется за счет детонации. Степень сжатия дизельного двигателя примерно 19. 

Так же существует биодизель, его изготавливают из растительных масел, оно более экологично т.к. быстро разлагается при попадании в окружающую среду.

Читайте также: История тепловой солнечной энергетики

Газ

Под словом “Газ” обычно понимается сжиженный нефтяной газ (LPG — Liquified Petroleum Gas), или сжатый природный газ (CNG — Compressed Natural Gas). 

LPG – смесь попутных нефтяных газов — пропана и бутана, количество бутана может варьироваться от 0 до 50 % по массе в зависимости от сезонности смеси. Бутан имеет большую температуру кипения, чем пропан (-0.5 и -42 ⁰С соответственно), поэтому его добавляют в «летнюю» смесь для достижения меньшего давления внутри сосудов. Для этой же цели, в жидкой фазе бутана растворяют газовую фазу пропана, при перекачке, в процессе транспортировки и хранения. Вместо бутана может использоваться изобутан. Такое топливо применяется в автомобилях с бензиновыми двигателями, с дополнительным, газовым, оборудованием. Хранится в сжиженном виде в баллонах под давлением до 16 Бар. Смесь имеет октановое число от 100 до 105.

CNG – Метан, природный газ, (тот же, что и в квартире). Продается на АГНКС (автомобильная газонаполнительная компрессорная станция). На АГНКС метан поступает по трубопроводу. Содержится в газообразном виде под давлением до 250 Бар. В Автомобильном баллоне давление составляет до 200 Бар. Применяется в бензиновых двигателях, с дополнительным, газовым, оборудованием. Октановое число метана – 107. 

Биогаз — тот же метан, только производимый путем разложения органических отходов.

Водород

Водород (Н2) в нормальных условиях газообразен. Существуют разные технологии производства водорода, самая распространенная, это электролиз. Применение водорода в качестве топлива возможно в автомобилях, оборудованных, как специальным двигателем внутреннего сгорания, так и электромотором, в последнем случае электроэнергия выделяется в топливных элементах при взаимодействии водорода с кислородом из воздуха. 

Топливные баки для водорода бывают двух видов: теплоизолированный баллон под жидкий водород, либо баллон под газообразный водород работающий под высоким давлением. Преимущество водорода в том, что при его сгорании, либо окислении с выработкой электроэнергии, побочным продуктом является обычная вода. Из-за большой стоимости производства, не получил массового применения.

Читайте также: Мирный атом в войне с альтернативной энергетикой

Этанол

Этанол – этиловый спирт, производится, в большинстве случаев из растительного сырья, топливная смесь состоит из этанола и бензина. Существует две марки смеси: газохол и Е85.

Газохол (Е5, Е7, Е10) содержит 5-10 % этанола, применяется на автомобилях с бензиновыми двигателями. 

Добавление этанола в бензин снижает количество выбросов СО и углеводородов, повышает октановое число.

Е85 содержит 80 – 85 % этанола, применяется на автомобилях со специальными «экологичными» двигателями.

Метанол

Метанол – метиловый спирт, сильный яд для человека. Используется в чистом виде в качестве топлива в автоспорте. Применение в бензиновом двигателе позволяет увеличить мощность без существенных переделок конструкции. Идеальное соотношение смеси метанола с воздухом 6,4:1 против бензиновых 14,7:1, это позволяет при одинаковом объеме всасываемого в цилиндр воздуха, подавать почти в два раза больше топлива, и соответственно, снимать большую мощность.  Октановое число метанола, равное 111, позволяет увеличить степень сжатия в двигателе до 15:1, что дает гораздо больший КПД.

Нитрометан

Нитрометан – жидкость, содержащая в себе топливо и окислитель, взрывоопасна. Горение нитрометана возможно как без дополнительного окислителя, так и с добавлением кислорода из воздуха. Для полного сгорания нитрометана необходимо смешивание с воздухом в соотношении 1: 1,7 , напомню, что у бензина это соотношение 1: 14,7, но удельная теплота сгорания нитрометана ниже, чем у бензина, в итоге мощность двигателя возрастает в 2,3 раза, по сравнению с работой на бензине. Благодаря перечисленным свойствам, нитрометан нашел свое применение в автоспорте и авиамоделировании.

Читайте также: «Зелёная» и ядерная энергия — кто кого?