ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Топлива с ненефтяными добавками из "Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов" Высокие антидетонационные свойства метанола в сочетании с возможностью его производства из ненефтяного сырья позволяют рассматривать этот продукт в качестве перспективного высокооктанового компонента автомобильных бензинов, получивших название бензино-метанольных смесей. Оптимальная добавка метанола—от 5 до 20% при таких концентрациях бензино-спиртовая смесь характеризуется удовлетворительными эксплуатационными свойствами и дает заметный экономический эффект. Добавка метанола к бензину снижает теплоту сгорания топлива и стехиометрический коэффициент при незначительных изменениях теплоты сгорания топливовоздушной смеси. Вследствие изменения стехиометрических характеристик использование 15%-й добавки метанола (смесь М15) в стандартной системе питания ведет к обеднению топливовоздушной смеси примерно на 7%. В то же время при введении метанола повышается октановое число топлива (в среднем па 3—8 единиц для 15%-й добавки), что позволяет компенсировать ухудшение энергетических показателей за счет повышения степени сжатия. Одновременно метанол улучшает процесс сгорания топлива благодаря образованию радикалов, активизирующих цепные реакции окисления. Исследования горения бензино-метанольных смесей в одноцилиндровых двигателях со стандартной и послойной системами смесеобразования показали, что добавка метанола сокращает период задержки воспламенения и продолжительность сгорания топлива. При этом теплоотвод из зоны реакции снижается, а предел обеднения смеси расширяется и становится максимальным для чистого метанола. [c.155] Особенности эксплуатационных свойств метанола проявляются и при его использовании в смеси с бензином. Возрастают, например, эффективный к. п. д. двигателя и его мощность, однако топливная экономичность при этом ухудшается (рис. 4.11). По данным, полученным на одноцилиндровой установке, при е = 8,6 и п = 2000 мин для смеси М20 (20% метанола) в области о = 1,0—1,3 эффективный к. п. д. повышается примерно на 3%, мощность — на 3—4%, а расход топлива увеличивается на 8—10% [156]. [c.155] Для холодного запуска двигателя при высоком содержании метанола в топливной смеси или пониженных температурах используют электроподогрев воздуха или топливовоздушной смеси, частичную рециркуляцию горячих отработавших газов, добавки к топливу летучих компонентов и другие меры. [c.155] Повышенная испаряемость и проницаемость спиртов з шланги обусловливают увеличение выбросов паров топлива в атмосферу. Например, добавка 10% этанола увеличивает выбросы паров топлива на 5% при движении автомобиля и на 42—48% при его заправке [158]. Испарений можно избежать при тщательной герметизации топливной системы и замене некоторых прокладочных и трубопроводных материалов. Для этой цели разработаны специальные АЗС, емкости которых снабжены улавливателями паров с адсорбентами, а на раздаточных колонках установлены полностью герметичные пистолеты. [c.156] Для стабилизации бензино-метанольных смесей используют присадки — пропанол, изопропанол, изобутанол и другие спирты. При содержании воды 600 млн 1 помутнение обычной смеси М15 начинается уже при —9°С, при —17°С — смесь расслаивается, а при —20 °С наступает практически полная дестабилизация. Добавка 1 % изопропанола снижает температуру расслоения почти на 10°С, а добавка 25% —сохраняет стабильность смесей М15 даже с низким содержанием ароматических соединений в бензине практически до —40 °С в широком диапазоне содержания воды. [c.157] В связи с высокой стоимостью и ограниченностью производства стабилизаторов бензино-метанольных смесей предложено использовать смесь спиртов, главным образом изобутано-ла, пропанола и этанола. Такая стабилизирующая присадка может быть получена в едином технологическом цикле совместного производства метанола и высших спиртов [159]. На рис. 4.12 показаны зависимости минимальной температуры расслоения бензино-метанольных смесей от концентрации в них метанола для стабилизаторов — смеси спиртов с различным соотношением компонентов С4 Сз Сг. Как видно, наиболее эффективны пропанол и изопропанол. [c.157] Добавка даже небольших количеств метанола изменяет фракционный состав топлива. В результате усиливается склонность к образованию паровых пробок в топливоподающих магистралях, хотя при чистом метаноле это практически исключается из-за его высокой теплоты парообразования. Согласно расчетам, для 10%-й смеси метанола с бензином образование паровых пробок возможно при температурах окружающего воздуха на 8—11 °С ниже, чем для базового топлива. Корректировка фракционного состава базового топлива возможна путем снижения содержания легких компонентов с учетом последующей добавки метанола. [c.157] В нашей стране разработаны две Jv apки бензино-метанольной смеси летняя — 5% метанола и зимняя—15% метанола -1-7% стабилизатора. Летнюю смесь можно использовать наравне с бензином А-76 без конструктивных изменений топливной системы двигателей. Вследствие пониженной теплоты сгорания спиртов и их повышенпой агрессивности к металлам и резиновым техническим изделиям для использования зимней смеси необходима установка специальной топливной аппаратуры. [c.158] Коррозионная активность бензино-метанольных смесей значительно ниже, чем у чистого метанола, однако в ряде случаев существенна и сильно зависит от присутствия воды. Например, в смесях с содержанием 10—15% метанола сталь, латунь и медь не корродируют, алюминий же корродирует медленно с изменением цвета. [c.158] При добавках к смеси незначительных количеств воды сталь начинает корродировать, а коррозия алюминия резко усиливается. Свинцово-оловянная полуда баков подвергается интенсивной коррозии практически во всех ме-танольных смесях с образованием соединений свинца в виде белых аморфных осадков, засоряющих топливные магистрали и фильтры. Цинк также подвержен интенсивной коррозии в метанольных смесях, в связи с чем контакт топлива с оцинкованными деталями не рекомендуется. Полимерные материалы, в частности полиметилметакрилат, при длительном нахождении в метанольных смесях разлагаются. Большинство прокладочных материалов топливных систем, например нейлон, имеют тенденцию к разбуханию. При работе на метанольных смесях в ряде случаев отмечался выход из строя диафрагмы топливного насоса. [c.158] При использовании обводненного этанола в условиях пониженных температур окружающей среды для предотвращения расслоения в смесь необходимо ввести стабилизаторы, в качестве которых используют пропанол, вгор-пропанол, изобутанол и др. Так, добавка 2,5—3,0% изобутанола обеспечивает устойчивость смеси этанола, содержащего 5% воды, с бензином при температуре до —20 °С. [c.159] Для стабилизации смесей обводненного метанола с дизельным топливом можно использовать их в виде эмульсий. Стабильность эмульсии может обеспечиваться, например, введением 0,25% натриевой соли дибутилового эфира сульфоянтарной кислоты [160J. Могут также использоваться добавки бу-танола в соотношении к метанолу не менее 2 1, что, однако, значительно удорожает топливо. [c.160] Наибольшее распространение получили топливные смеси газохол. В настоящее время это топливо широко применяют в Бразилии, где с 1975 г. осуществляется правительственная программа использования возобновляемых источников растительного сырья для производства этанола и его употребления в качестве автомобильного топлива. Число автомобилей, работающих в этой стране на этаноле и газохоле, составляло в 1980г. 2411 и 775 тыс. шт. соответственно. К 2000 г. из прогнозируемого парка легковых автомобилей Бразилии в 19—24 млн. ед. на спиртовых топливах должно эксплуатироваться от И до 14 млн. [161]. В США на 1000 колонках в 20 штатах автомобили заправляются газохолом, содержащим 10—20% этанола. Доля этанолсодержащих топлив от общего потребления автомобильных топлив к 1990 г. составит в Бразилии 40—50% и США — 10% [155, 162]. [c.160] В смеси М15 из 85% бензиновых фракций содержится не менее 45% ароматических углеводородов содержание тетраэтилсвинца в смеси не превышает 0,15 г/кг, а воды — в пределах 0,10% (практически 0,05—0,06%). Смесь М15 содержит также антикоррозионные присадки. [c.161] Для обеспечения эксплуатации автомобилей на метанольных топливах в городах ФРГ функционирует 30 АЗС на топливе М15 и 16 АЗС — на МЮО. Транспортируют метанольные топлива на обычных бензозаправщиках, у которых материалы соответствующих узлов и агрегатов заменены на стойкие к воздействию метанола. Для предотвращения перелива топлива в корпусах заправочных пистолетов топливораздаточных колонок имеются мембранные отсечные устройства. В целом правила эксплуатации на топливах М15 и МЮО не отличаются от правил эксплуатации на этилированных бензинах. При эксплуатации автомобилей отрицательного воздействия на здоровье водителей не отмечалось, а некоторые жалобы носили субъективный характер [157]. [c.161] Отечественные бензины А-76 и АИ-93 с добавками 8 и 11% грег-бутилметилового эфира соответственно удовлетворяют требованиям ГОСТ 2084—77 по всем показателям и по комплексу методов квалификационной оценки показали лучшие эксплуатационные свойства. Бензины с добавками эфира характеризуются хорошими пусковыми качествами и при пониженных оборотах двигателя имеют более высокие фактическпе октановые числа по сравнению с товарными бензинами. [c.162] Вернуться к основной статье