Мощность двигателя на этаноле

БИОЭТАНОЛ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ:

Попытки использовать этанол — а проще говоря, этиловый спирт — в качестве топлива для ДВС начались едва ли не со времен изобретения этого самого двигателя. Какие-то из них были более успешными, какие-то — менее; как бы там ни было, всемирно распространенным видом топлива этанол так и не стал. Тем не менее, учитывая постоянное удорожание топлива на основе ископаемых углеводородов и возросшее значение экологии в жизни людей, такой поворот вполне возможен если не завтра, то послезавтра. Вспомним достоинства и недостатки этанола как топлива, а также выясним, как обстоят дела с производством и использованием этого горючего в разных странах мира.

Биоэтанол — тот же этиловый спирт

В современных статьях, посвящен-ных альтернативным источ никам энергии, чаще всего фигурирует термин «биоэтанол», который употребляется для обозначения спирта, полученного путем переработки сельскохозяйственной продукции с содержанием сахара или крахмала. Тем не менее это все тот же этанол — жидкое спиртовое топливо, способное при соблюдении ряда условий (о которых мы скажем ниже) обеспечить эффективную и экономичную работу двигателя. Несмотря на то, что для производства этанола чаще всего используются вполне съедобные культуры — зерновые, кукуруза, сахарный тростник, — пить этанол нельзя: в отличиие от спирта, применяемого для производства алкогольных напитков, топливный этанол не содержит воды и производится укороченной дистилляцией, при которой используются две ректификационные колонны вместо пяти. По этой причине в нем имеются такие составляющие, как метанол, сивушные масла и ряд других, делающих его категорически непригодным для питья, даже несмотря на часто добавляемую приставку «био». А вот для езды, в качестве экологичного топлива — сколько угодно, учитывая, что процесс производства этанола вреда окружающей среде практически не наносит.

Биоэтанол — экологически чистый продукт. Он нетоксичен, легко растворяется в воде и не вызывает загрязнения грунтовых вод. В то же время бензин является источником канцерогенных веществ и его разлив в больших количествах неизбежно наносит серьезный вред окружающей среде.
Многие эксперты называют производство этанола самым перспективным промышленным направлением. И вот почему. В то время как езда на чистом этаноле в мировом масштабе пока остается явлением не очень распространенным, благодаря высокому октановому числу и содержанию кислорода его активно используют в качестве составляющей для бензина. Именно этанол является наилучшим средством для борьбы с газами, вызывающими пресловутый парниковый эффект. И конечно же, сам процесс его производства позволяет создавать в сельской местности новые рабочие места, решая таким образом проблему, имеющуюся у многих стран на разных континентах.

В то время как чистый этанол годится в качестве основного топлива лишь в странах со стабильно теплым климатом, его смеси с бензином в разной пропорции имеют большую популярность во всем мире. Этанол в таких смесях повышает детонационную стойкость топлива, препятствует перегреву двигателя и загрязнению топливной форсунки, а также играет роль антифриза для топливопровода. И конечно же, минимизирует вред от выхлопа. При добавлении даже 5% этанола токсичность выхлопных газов значительно уменьшается, содержание углеводородов в выхлопе уменьшается на 4,5%, окиси азота — на 5,7%, окиси углерода — на 26,3%.

Но прежде чем говорить о смешанных видах топлива, вернемся к биоэтанолу в чистом виде и сравним его с самым распространенным видом жидкого топлива, получаемым на основе природных углеводородов, — бензином. Этанол в меньшей степени смывает масло со стенок цилиндра; его пары горят быстрее и при этом с меньшей температурой, что благотворно сказывается на работе выпускных клапанов.
Кроме уже упомянутого высокого октанового числа 105 этанол позволяет существенно увеличить мощность двигателя — за один ход этанола в цилиндре сгорает наполовину больше по массе, чем бензина, что обеспечивает прирост мощности ДВС около семи процентов, а крутящего момента — до двадцати процентов. Но еще важнее, что при сгорании этанола не образуется соединений серы и нагара, что вдвое и больше увеличивает срок службы масла и свечей, а также существенно продлевает ресурс работы самого двигателя. Для замены литра бензина требуется 1,15 литра этанола, однако стоит последний вид топлива почти вдвое дешевле, обеспечивая владельцу транспортного средства экономию в 40%, а то и в 50%.

На заправках в Бразилии можно приобрести топливо Acool E100, азеотроп этанола, состоящий из 96% этанола и 4% воды (либо 96,5% этанола и 3,5% воды). Формально это чистый этанол, но по причине гигроскопичности этого вещества его получение в более высокой концентрации путем дистилляции невозможно, а использование без остаточной концентрации воды — невыгодно. Подходит Е100 для машин с двигателем типа flex-fuel, рассчитанным на работу как с этанолом, так и с бензином, а также с их разнообразными смесями. Наиболее же распространенным топливом для автомобилей с таким двигателем является Е85 — смесь 85% этанола и 15% бензина.

Преимущества и ограничения использования

Казалось бы, экономическая выгода очевидна и переход на этанол неизбежен. Однако есть у этого вида топлива и ряд недостатков. Для запуска двигателя, работающего на этаноле, при температуре воздуха ниже плюс десяти градусов топливу потребуется подогрев (впрочем, если мотор при этом хоть немного теплый, то нет). Да и сам двигатель для работы на этаноле потребует некоторых затрат на модернизацию, позволяющую обогатить смесь топлива и воздуха: для карбюратора понадобятся жиклеры большого сечения, для инжектора — специальная настройка или установка адаптера. Второй вариант предпочтительней, так как позволяет в одно нажатие переходить с бензина на этанол или наоборот.

Раз уж мы коснулись вопроса переоборудования транспортного средства, сравним этанол и с газовым топливом. Стоимость пробега на километр пути в случае на спирту окажется несколько выше, чем на пропане или тем паче метане. Однако затраты на модернизацию автомобиля в том и другом случае просто несоизмеримы. Адаптация ДВС «под спирт» затрагивает лишь систему питания двигателя и в нынешних ценах вряд ли превысит десять тысяч рублей — само же топливо при этом заливается в штатный бак автомобиля. В случае же перехода на газ на машину потребуется установка газобалонного оборудования, связанная с уменьшением пространства в багажнике — или того, что использовалось под запаску, — а также особая регистрация в органах автоинспекции. Но даже после всех этих манипуляций машина на этаноле тянет лучше, а клапана ее двигателя не прогорают дольше, чем у той, что использует газовое топливо.

Наиболее распространенными в наше время являются смеси с низким содержанием этанола Е5, Е7 и Е20 — содержание интересующего нас вещества составляет в них 5, 7 и 20 процентов соответственно. Этанол в этих смесях не только замещает более дорогостоящий бензин, но и удаляет из него вредную оксигенерирующую добавку МТБЭ. Такие смеси могут использоваться автомобилями с обычным бензиновым двигателем.

Таким образом, езда на чистом этаноле идеально подходит для стран с теплым климатом, где температура в холодное время года не опускается ниже плюс десяти по шкале Цельсия. Возможно, отчасти именно этим обстоятельством объясняется тот факт, что мировыми лидерами производства топливного этанола являются такие страны, как Бразилия и США (на две эти страны приходится около 90% мирового производства этанола). С другой стороны, государственная программа по производству биоэтанола существует и в не столь теплой Канаде.

Читайте также:  Коробка передач пежо 1007

В Старом свете объем производства топливного этанола год от года растет в таких странах, как Италия, Испания, Франция и Германия. В Африке лидером производства выступает Южноафриканская республика — тот самый случай, когда индустрия изготовления биотоплива (в 70% случаев — из мелассы) помогает успешно создавать новые рабочие места в сельскохозяйственных районах страны. Два других государства из числа стран BRICS — Индия и Китай — имеют схожие по сути программы, направленные на рост производства как этанола в частности, так и других видов биотоплива.

Впрочем, национальные регуляторы роста производства экологически безвредных видов топлива во всем мире имеют много общего и включают в себя государственные субсидии и налоговые льготы для предприятий, специализирующихся в этой сфере. На сей день главными потребителями этанола в мире выступают производящие его страны — однако в среднесрочной перспективе, учитывая ежегодный рост объемов производства, ситуация здесь может измениться, а биоэтанол — стать весьма выгодной статьей экспорта, во всяком случае для некоторых из вышеназванных стран.

Прежде всего это касается стран-лидеров производства биоэтанола. В Соединенных Штатах действует более сотни таких предприятий, производящих более 150 миллионов литров этого топлива каждое — при этом активно строятся новые. Группируются такие объекты, как правило, в штатах, имеющих выраженную сельскохозяйственную «специализацию»; открытие каждого нового завода дает работу в среднем 700 местным жителям и приносит 1,2 миллиона долларов в местный и федеральный бюджеты. Производство этанола открыло новые горизонты для американских производителей пшеницы и кукурузы, обеспечив им более высокую прибыль, чем та, которую они получали раньше, что, в свою очередь, привело к подъему в агропромышленном секторе страны и позволило правительству уменьшить издержки на поддержку фермеров, которая традиционно осуществляется за счет собранных налогов. Американская национальная ассоциация производителей зерновых отмечает тенденцию роста кооперативов, приобретающих оборудование для производства биоэтанола — в этой индустрии уже трудятся более миллиона фермеров. В целом же вклад американских производителей этанола в экономику страны ежегодно составляет не менее шести миллиардов долларов.

И в США, и в других странах, где вырабатывают этанол, его производство справедливо считается не только экологичным, но и высокорентабельным — и вот почему. В среднем из тонны кукурузы, а вернее из содержащегося в ней крахмала, удается получить 410 тонн биоэтанола. При наличии соответствующего оборудования кроме собственно спиртового топлива можно выработать целый ряд других полезных продуктов: кукурузное масло, сиропы-подсластители, протеиновый корм для животных, сухую барду и двуокись углерода. Реализация этих продуктов часто приносит производителям этанола дополнительную прибыль, и немалую. Это касается не только США, но и их прямого конкурента в области производства биоэтанола — Бразилии, где для получения спиртового топлива традиционно используют не кукурузу, а сахарный тростник.

И наконец, о том, что касается энергозатрат на производство этанола. Согласно подсчетам, которые в свое время обнародовал Департамент сельского хозяйства США, этанол в ходе своего жизненного цикла вырабатывает 134% (если за 100% взять затраты энергии при получении — выращивании, уборке и переработке). А вот бензин способен вернуть лишь 80% энергии, затраченной на его производство. Другими словами, если перечислять виды альтернативных источников энергии, не только безвредных для окружающей среды, но и высокорентабельных, такой привычный этанол явно будет вверху этого списка — а то и вообще на самом первом месте.

Этанол может использоваться в виде смеси не только с бензином, но и с дизельным топливом. Еще в середине 80-х годов компания Scania начала разработку дизельного двигателя для автобуса, работающего на смеси Е95 — 95% этанола и 5% топливной присадки. Появилась особая программа испытаний городского пассажирского транспорта, работающего на 95%-м этаноле.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Спирт в качестве топлива: автомобили-алкоголики

В последнее время в мировой прессе всё чаще публикуются сообщения об опасности и даже вредности массового перевода автомобилей на биоэтанол. Одно авторитетное мнение очень скоро оспаривается другим, не менее авторитетным. Критика настолько жёсткая, что поневоле вызывает недоумение. Как такое может быть: ведущие страны принимают энергетические стратегии, которые, если верить скептикам, совершенно бездумны и являются кратчайшим путём к масштабным экологическим и экономическим катастрофам? Где правда? Попробуем разобраться.

Противники сжигания этанола в двигателях внутреннего сгорания приводят убедительные доводы. Они не опровергают факта, что при использовании этилового спирта выхлоп автомобилей становится намного чище. Это действительно так. Главная же беда — в самом производстве этого вида топлива, когда в атмосферу выбрасываются огромные количества углекислого газа. А значит, вся экологическая эффективность использования спиртосодержащих смесей сводится на нет. И бравые лозунги о борьбе с глобальным потеплением, об изменении климата не только теряют свою актуальность, но даже смешны.

Вообще говоря, этиловый спирт можно получать из любых растений, лишь бы там в достаточном количестве содержались сахар и крахмал.

Когда биоэтанол получит глобальное распространение, а всё к этому и идёт, то «с банкой чистого спирта» можно будет не только ходить в гости, но и помогать тем несчастным на дороге, у которых совсем опустел бак. Если вас смущает цвет, то помните, что в отличие от пищевого топливный спирт не подвергается чересчур уж тщательной обработке.

Получается, биоэтанол абсолютно нейтрален в качестве источника парниковых газов. Значит — лучше от него не станет, но и хуже не будет, в отличие от продуктов переработки нефти. Есть у этилового спирта и ещё одно преимущество: положительный энергетический баланс. В зависимости от вида сырья последний может колебаться от 1,24 до 8. То есть при сжигании этанола выделяется в несколько раз больше энергии, чем затрачивается при его производстве. В этом смысле «скандальное топливо» на порядок превосходит бензин или солярку. Только вообразите себе расходы на разведку, добычу, транспортировку, переработку нефти, и вы поймёте, что топливный баланс нефтяных продуктов значительно меньше единицы.

Сам процесс заправки этанолом не содержит в себе ничего особенного — всё ровно так же, как и в случае с бензином. Однако сеть таких заправок сегодня ещё только развивается. Например, в США точек, где продают E85, сегодня насчитывается примерно полторы тысячи.

Но и без недостатков у C 2 H 5 OH не обходится. При сгорании 1 литра этилового спирта выделяется на 34% меньше энергии, чем при сгорании того же объёма бензина. Выходит, что если заправлять автомобиль топливом с содержанием этанола (к примеру, широко пропагандируемой смесью с бензином E85), то расход топлива неизбежно возрастёт вплоть до этих самых 34% — всё будет зависеть от концентрации спирта в каждом конкретном случае. Но с этой печальной картиной столкнутся лишь владельцы машин с двигателями, изначально рассчитанными на традиционный бензин и лишь затем адаптированными под новомодное топливо.

Читайте также:  Доработки двигателя явы 638

Из примерно тысячи европейских этанольных заправок почти 800 находятся в Швеции. Эта страна планирует лет через 20 вообще отказаться от нефти. Скандинавы уповают на гибриды, потребляющие этанол. На этой фотографии люди из Scania представляют новейший городской автобус.

Нельзя забывать, что октановое число этанола равно 105. Это означает, что его можно сжигать в двигателях с куда большей степенью сжатия. Так что, в принципе, двигатели, рассчитанные исключительно на новый источник энергии, должны быть уж никак не хуже нынешних бензиновых или дизельных собратьев. И в плане экономичности, и в плане мощностных характеристик. А уж про экологию и говорить не приходится! Примерно на 80% уменьшаются выбросы углеродных соединений, а конкретно CO 2 снижаются на 30%. Но заливать в такие машины бензин категорически нельзя — детонация мигом убьёт технологичный мотор.

Не секрет, что наиболее дешёвым способом транспортировки жидких топлив является закачка их в трубопровод. Но в случае с этанолом появляется проблема. Он гигроскопичен, то есть впитывает из атмосферы воду и, следовательно, обладает повышенной коррозионной агрессивностью. Поэтому пока что топливный спирт перевозят автотранспортом или по железной дороге.

Получается забавная ситуация: на бензине Flexifuel-машина едет хорошо, а на E85 (если кто забыл, это коктейль из 85% этанола и 15% бензина), во-первых, плохо, а во-вторых, «жрёт» ощутимо больше. Да, биоэтанол дешевле бензина, но не намного. Зря вы думаете, что с этим топливом сэкономите сколько-нибудь значимую сумму. Может даже случиться и так, что будут одни убытки. Смотря как ездить — на одной лишь «зелёной» ориентации недалеко окажешься. Поэтому не удивляйтесь, что внедрение, казалось бы, перспективной идеи сопровождается законодательным регулированием, например в США и Бразилии.

Не стоит думать, что при заправке биоэтанолом машина наотрез отказывается ехать, подобно водородным аналогам. По сравнению с бензином E85 действительно обладает меньшей энергетической ценностью, но для её сгорания требуется меньше кислорода, поэтому в цилиндры можно впрыскивать большие количества топлива. В итоге мощность падает, но не настолько, чтобы водители приходили в ярость.

Стоит тормознуть и поговорить подробнее, ибо в этих странах внедрение биоэтанола зашло очень далеко. Бразильцы очень не любят топливные кризисы c 1973 года. И всячески стараются их предотвратить. Так, с 1975-го в стране функционирует масштабная биотопливная кампания. Не стоит поэтому удивляться, что 4,5% площади Бразилии заняты плантациями сахарного тростника, а большинство местных автомобилей можно с чистой совестью причислить к заядлым алкоголикам. За год миллион бразильских рабочих производит двадцать с лишним миллиардов (!) литров этанола.

В Бразилии существует целая отрасль по выращиванию сахарного тростника, со своими традициями и правилами. При производстве широко используется дешёвый ручной труд, что приносит сумасшедшие доходы местным «сахарным королям». Иностранцы спят и видят, как бы принять участие в этанольном буме, но местные бизнесмены наотрез отказываются продавать свои предприятия. А если и соглашаются, то заламывают поистине космические цены. Стоит заметить, что правительство их полностью поддерживает.

Назвать экономику этой страны зависимой от нефти никак нельзя. Выращивая и перерабатывая сахарный тростник, Бразилия полностью обеспечивает себя топливом и электричеством. Всё это безусловно радует, но даже в бочке спирта нашлось место вездесущему дёгтю. Ради новых плантаций бразильцы вырубают леса Амазонки. Можно назвать это странной и недальновидной политикой, а если сказать прямо — то это настоящий идиотизм. Как жить без «лёгких планеты»?

Похожая ситуация складывается и в США. Президент Буш выдвинул программу «20 за 10», которая должна помочь к 2017 году снизить потребление бензина на 20%. За счёт чего? Разумеется, за счёт этанола. К озвученному сроку власти намерены увеличить его производство до 30 с лишним миллиардов литров. За последние годы инвестиции только в исследования перевалили за 12 миллиардов долларов. И это только начало.

В Америке производят этанола хоть и много, но всё-таки чуть меньше, чем в Бразилии. Правда, делают его не из тростника (он в Штатах расти не хочет), а из кукурузы. Такой вариант менее эффективен, а стало быть, себестоимость американского эталона выше бразильского. Тем не менее программу активно продвигают власти многих штатов, и губернатор «кукурузного» Иллинойса, кандидат в президенты Барак Обама (Barack Obama), — не исключение. Принимаются новые требования к бензиновому топливу, которое должно содержать 10% этанола (такая пропорция безопасна для традиционных двигателей).

Чтобы машину можно было заправлять топливом, содержащим более 10% этанола, необходимы некоторые переделки. «Мозг» мотора должен научиться определять концентрацию спирта и подбирать соответствующие режимы работы. Поскольку спирт содержит воду, модернизации требует и топливная магистраль. Кроме того, если автомобиль эксплуатируется в холодных условиях, надо подогревать топливо перед запуском.

Достигнут ли американцы своих целей? Каково будущее всей этой затеи с биоэтанолом? Пока что всё туманно. Ясно одно — рассчитывать на тотальный переход к спиртовым двигателям нереально. Если предположить стопроцентную эффективность процесса переработки, то для того, чтобы только США перевести с нефти на этанол, нужно 75% сельскохозяйственных земель нашей планеты засеять соответствующими культурами. Грубо говоря, если даже всю Луну засадить тростником, этого окажется недостаточно.

Массовое культивирование культур для производства этанола неизбежно окажет значительное влияние на сельское хозяйство. Фермеры не дураки — раз спрос на кукурузу растёт, они будут её сеять везде, где смогут. А кто при этом подумает о миллионах голодающих жителей Земли? Поэтому многие исследователи и негодуют, утверждая, что «выращивать» биотопливо в то время, когда людям есть нечего, — низкое, подлое и вообще аморальное занятие.

Впрочем, к любой критике надо относиться со здоровой долей скептицизма. Сами по себе биотопливные программы вполне разумны и при грамотной реализации способны принести ощутимую пользу. Стоит только иметь в виду, что повсеместное внедрение этанола окажет ощутимое влияние на мировую экономику. И, разумеется, найдутся те, чьи интересы пострадают. Пример: так называемый саммит «табачных королей» 1988 года, где боссы крупнейших компаний обсуждали, как бы нейтрализовать политику ВОЗ по борьбе с курением. И есть ли гарантия, что подобные действия не предпринимают сейчас все те, кто почувствовал угрозу нефтяному бизнесу? Всё-таки, как ни крути, а внедрение биотоплива — это вопрос не столько научный и экономический. Здесь вступает в дело большая политика.

Спирт обладает целым рядом преимуществ по сравнению с нефтяным топливом, и только большая стоимость, малая теплоотводность, высокая гигроскопичность и повышенное содержание альдегидов препятствуют его массовому применению в качестве топлива для ДВС. А достоинства спирта следующие.

Высокие антидетонационные свойства (октановое число – более 100). Введение этанола в бензин обеспечивает повышение октанового числа. Каждые 3% этанола в смеси с бензином обеспечивают повышение октанового числа горючего в среднем на 1 единицу. То есть спирт может быть использован в качестве высокооктановой добавки к топливу. Он повышает и детонационную стойкость горючего, так как температура самовоспламенения чистого бензина составляет 290°С, а его смеси с этанолом – 425°С.
Процесс испарения начинается во впускном трубопроводе и заканчивается в цилиндре при ходе сжатия, обеспечивая охлаждение деталей двигателя – поршней и клапанов – и более полное наполнение цилиндров свежим зарядом (компрессорный эффект с 5-процентным увеличением мощности).
Надежное воспламенение от электрической искры при значительных изменениях состава горючей смеси (диапазон воспламеняемости по коэффициенту избытка воздуха для спирта составляет примерно 0,4…1,7).
КПД двигателя, работающего на чистом спирте, выше, чем при использовании бензина.
Меньшая токсичность отработавших газов.
Низкая пожароопасность.
Читайте также:  Компьютерная диагностика инжекторного двигателя

Адаптация ДВС

Существуют два способа применения спирта в качестве горючего для автомобильных моторов – при частичной (до 20%) и при полной замене бензина и дизельного топлива. Высокие антидетонационные качества определяют преимущественное использование спирта в двигателях внутреннего сгорания с принудительным (искровым) зажиганием. Стандартный двигатель не нужно переделывать для работы на бензо-спиртовой смеси.

На АО «АвтоВАЗ» были проведены испытания бензина АИ-95 с 10-процентным содержанием этанола на токсичность, расход топлива и обеспечение динамики автомобиля без перерегулировки двигателя. Было установлено, что добавка к бензину 10% спирта приводит к обеднению топливовоздушной смеси и незначительно ухудшает ездовые качества машины практически на всех режимах движения. При переходе на АИ-95Э с 10-процентным содержанием этанола требуется перерегулировка карбюратора.

Согласно результатам стендовых испытаний «АвтоВАЗа», применение бензина АИ-95Э с 5-процентным содержанием спирта не приводит к ухудшению эксплуатационных характеристик автомобиля и не требует изменения исходных регулировок двигателя.

А вот для работы на чистом спирте требуется увеличение вместимости топливного бака и степени сжатия до 12 – 14 ед. (чтобы полностью использовать детонационную стойкость топлива) и перерегулировка карбюратора или перепрограммирование ЭБУ инжекторного двигателя. Горючую смесь необходимо немного обогатить: для сгорания 1 кг спирта требуется 9 кг воздуха, а для сгорания 1 кг бензина – 14,93 кг.

Низкое давление насыщенных паров и высокая теплота испарения спирта делают практически невозможным запуск бензиновых двигателей уже при температуре окружающей среды ниже +10°С. Для улучшения пусковых качеств в спирт добавляют 4 – 6% изопентана (С5Н12) или 6 – 8% диметилового эфира (СН3-О-СН3 или С2Н6О), что обеспечивает нормальный пуск двигателя при температуре от –25°С и выше. Для этой же цели спиртовые моторы оборудуют специальными пусковыми подогревателями. В случае неустойчивой работы двигателя при повышенных нагрузках (из-за плохого испарения спирта) применяется дополнительный подогрев топливной смеси с помощью, например, отработавших газов.

Дизель и спирт

Адаптировать дизельный мотор для сжигания в его цилиндрах спирта гораздо сложнее. Венским техническим университетом были проведены экспериментальные исследования на 4-цилиндровом тракторном дизеле фирмы Steyr.

Ввиду того, что цетановое число этанола низкое, двигатель был дополнительно оснащен электронной системой зажигания, а головку цилиндров модернизировали для размещения свечей зажигания. Кроме того, была изменена геометрическая форма камеры сгорания в днище поршня, установлены новые топливный насос высокого давления, форсунки и топливоподкачивающий насос повышенной производительности. Исследования показали, что дизель работает на этаноле практически бездымно. По сравнению с работой на дизельном топливе выброс NOx снижается, что является результатом уменьшения температуры вследствие повышенной теплоты испарения этанола. Выброс СО такой же, как у бензинового ДВС, выброс СН относительно высок, однако может быть радикально снижен при применении простейшего окислительного нейтрализатора. При переходе на дизельное горючее дымность и расход топлива у переоборудованного дизеля значительно выше, чем первоначально. Объемный расход у этанола почти в 2 раза больше, чем у дизельного топлива, что является следствием его более низкой теплоты сгорания, а удельный приведенный расход лишь немногим выше.

Модернизировать двигатель могут не только автопроизводители, но и специализированные фирмы. Например, в США бензиновые двигатели и дизели для работы на альтернативном топливе переоборудует фирма Jasper Engines and Transmissions. Переделываются моторы от 8-цилиндровых V-образных до рядных 6- и 4-цилиндровых. После переоборудования двигатели могут работать на метаноле, этаноле, сжатом и сжиженном природном газах.

Мировой опыт

Идея использования спирта в качестве топлива не нова. Самый богатый опыт его применения в ДВС имеет Бразилия. После мирового нефтяного кризиса 1973 – 75 годов в этой стране в начале 80-х приняли программу «Топливо на основе этанола». В результате здесь до конца прошлого столетия этанол ежедневно заменял до 250 тыс. баррелей импортируемой нефти. В 90-х годах в Бразилии этиловый спирт служил горючим более чем для 7 млн. машин, а его смесь с бензином (газохол) – для еще 9 млн. авто. Этанол в этой стране изготавливают из сахарного тростника, а продают через заправочную сеть, насчитывающую 25 тысяч станций.

Вторым мировым лидером по использованию этанола в автотранспорте являются США. Здесь также реализуется программа замены бензина спиртом, который получают при переработке излишков кукурузы и других зерновых культур. Чистый этанол в этой стране используется как горючее в 21 штате, а на бензоэтаноловую смесь приходятся 10% топливного рынка США.

Раньше заинтересованность в использовании более дорогого этанола ($60 за баррель) в качестве моторного горючего за рубежом была обусловлена налоговыми льготами. В США они компенсируют продавцам убыток в случае, если те продают этанол по цене бензина. Сейчас, после скачка цен на нефть ($40 – 50 за баррель), с учетом переработки сырья для получения бензина, стоимость этих видов топлива практически сравнялась. Поэтому использование спирта оказалось еще целесообразнее.

Применение спирта в качестве топлива получило поддержку и в некоторых европейских странах – в частности, Франции и Швеции. 7 ноября 2001 года две комиссии ЕС приняли так называемые биодирективы относительно использования биотоплива в странах Евросоюза. Они предусматривают обязательное применение этого горючего как добавки к бензину в будущем.

Топливный спирт

Этанол (С2Н5ОН) – винный, или питьевой спирт, являющийся важнейшим представителем одноатомных спиртов. Эта бесцветная жидкость, которая смешивается в любых соотношениях с водой, спиртами, эфирами, глицерином, бензином и другими органическими растворителями, горит бесцветным пламенем. Этанол, обладая высоким октановым числом и энергетической ценностью, является отличным моторным топливом. Для получения бензина АИ-95 требуется добавить в бензин АИ-92 около 10% этанола.

Метанол (СН3ОН), или древесный спирт – простейший представитель предельных одноатомных спиртов, бесцветная подвижная жидкость с характерным запахом. Смешивается с водой во всех соотношениях, а также с другими спиртами, бензолом, ацетоном и другими органическими растворителями. Основной способ производства метанола – синтез из водорода и оксида углерода. Сырьем для этого служат природный, коксовый и другие газы, содержащие углеводороды (например, синтез-газ), а также кокс, бурый уголь, древесина, сланцы, биомасса и др.

Характеристики рабочего процесса дизеля при работе на смеси дизтоплива с этанолом и при работе на чистой солярке

Из приведенных данных хорошо видно, что введение спирта в дизельное топливо приводит к росту давления (Р) в ВМТ более чем на 20%. Резко увеличивается скорость нарастания давления, т. е. возрастает жесткость работы двигателя. Горение этанольного топлива начинается раньше. При этом момент на валу двигателя снижается. Иными словами, введение этилового спирта в дизельное топливо ухудшает его технико-экономические показатели. Однако при этом несколько улучшаются экологические показатели работы мотора. Для получения максимального эффекта от введения спирта в дизельное топливо необходимо провести регулировку двигателя.

Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов

Источник

Ответы на популярные вопросы
Adblock
detector