a motorhajtóanyagok története i. · kerozin 160 –270 benzin 0 –200 pb gáz -100 –0...
Post on 19-Jul-2020
4 Views
Preview:
TRANSCRIPT
2004.09.13.
5-1
Dr. Emőd István
A motorhajtóanyagok története I.
• Őskor (1886-1914)– Az első négyütemű Otto-motor 1876-ban gázmotor volt.– Ezt Benz 1885-ben illesztette folyékony
motorhajtóanyaghoz.– Diesel szabadalma 1892 (de első dízelmotoros jármű 1925!)– Autóklubok gondoskodtak a hajtóanyag terjesztéséről.– 1900 előtt az olajipar a petróleum eladásából élt, a benzin
eladhatatlan melléktermék volt. 1900 után kezdtek el bizonyos minimális követelményeket teljesítő benzineket előállítani, amelyeket szállodák, vendégfogadók, gyarmatáru-kereskedők, kerékpár-kereskedők, patikák stb. forgalmaztak.
– Németországban stellinnek nevezték az első autóbenzint, 5 és 10 literes kannákban árulták.
– Ezekből az évekből származnak az ESSO, a Shell és az Aral elődvállalatai.
2004.09.13.
5-2
Dr. Emőd István
A motorhajtóanyagok története II.
• Hőbontás (krakkolás) (1913-1921)• Az első világháború idején már kiderült, hogy a
benzingyártásnak is korlátai vannak. A kőolaj-kitermelés 15…20 %-a a benzinkihoztal.
• Termikus krakkolással – hőbontással – lehetett a hosszabb szénláncú vegyületekből u.n. krakkbenzint előállítani.
• A kopogás és az ólomtetraetil (1916-1926)• 1912-ben figyeltek fel a kopogás jelenségére. 1916-ban alakult
Amerikában Daytonban (Ohio állam) az elsőmotorhajtóanyagokkal foglalkozó kutatóintézet, amelyet 1921-ben a General Motors vett át. Különböző vegyületekkel, anilinnal, majd dietil-tellurid-dal próbálkoztak, ez utóbbival már 4-ről 7-re lehetett emelni a sűrítési arányt.
• 1921 végén végezték az első kísérletet ólom-tetraetillel 1923-ban árultak először ólmozott benzint Daytonban, melyhez már lerakódásgátló adalékot is kevertek. 1922-26 között sokat vitattál az ólom-tetraetil hatását az emberi szervezetre.
2004.09.13.
5-3
Dr. Emőd István
• Az első töltőállomások (1920-1926)• Már az első világháború előtt lehetett tartálykocsikból benzint vásárolni. A 20-as
évek elejétől hátsóudvarokban, kapubejárókban egyedi gyártású töltőállomások működtek. Az első nyilvános töltőállomás Európában 1922/23 telén nyitott ki. Az USA-ból importált szivattyúkat telepítettek, ezek 2 m magas kovácsoltvas elemekből összeállított oszlopok voltak, amelyeket a népnyelv vasszűznekkeresztelt el. Ötliteres mérőedénnyel ennek a mennyiségnek a többszöröseit lehetett vásárolni.
• Kopogáscsökkentő adalékok (1923-)• Németországban a acéltermelés melléktermékeként kokszgázból előállított benzolt
– amellyel korábban nem igen tudtak mit kezdeni – megfelelő tisztítás után a benzinhez keverve hozták forgalomba 1924-ben: az első szuperbenzint (Bi-Bo-keverék, Aral). 1926-ban kezdte meg a munkáját az Aral elődvállalatánál egy, a motor és hajtóanyag egymásra hatását vizsgáló intézet. 1932-ben helyezték üzembe egy mobil járművizsgáló állomást, amellyel a motort az „aralbenzinhez”lehetett beszabályozni. Az első világháború előtt már 10 stabil vizsgálóállomás működött, évi 150 000 díjmentes beállítást végeztek. A háború után a 100-at is elérte a számuk. 1963-ban szűnt meg ez a szolgáltatás.
• A szintetikus benzin újabb állomás volt a motorhajtóanyagok történetében.• Ólom-tetrametil, vas-karbonil, stb. oktánszámemelő adalékok voltak.• 1972-ben kezdődött a benzin ólomtartalmának korlátozása, a század utolsó
évtizedében szűntek meg az ólmozott benzinek.
A motorhajtóanyagok története III.
2004.09.13.
5-4
Dr. Emőd István
További adalékok• 1920 – oktánszámnövelők• 1925 – színezékek• 1932 – fémdezaktivátorok
oxidációs katalizátorként hatófémfelületek dezaktiválása
• 1946 –lerakódásgátlók (égéstér)lerakódások által okozott oktánszámigény-növekedés megakadályozása
• 1948 – korróziógátlók• 1950 – jegesedésgátlók• 1961 – feltöltődésgátlók
vezetőképesség növelése, szivattyúzáskor szikraképződés megelőzése
• 1961 – detergens-diszpergensek (I. generáció, karburátorok)tisztántartás, tisztítás
• 1967 – emulzióbontókvízkiválás segítése
• 1980 – detergens-diszpergensek (II. generáció. szelepek, befecskendező)
• 1986 – kopáscsökkentők (szelepülék kopásgátlók)az ólom kenő tulajdonságait helyettesítő adalékok
Aktuális trendek• A korszerű motorhajtóanyag • jóminőségű összetevőkből
tudatosan összeállított alapanyagból és
• ehhez illeszkedőadalékcsomagból áll.
A motorhajtóanyagok története IV.
2004.09.13.
5-5
Dr. Emőd István
Ásványolaj-termékek szénatomszám szerint
C0 C5 C10 C15 C20 C25 C30 C35 C40
gázok
kenőolajok
tüzelőolajok
gázolaj
kerozin
benzin
nehézolajok
bitumenek
gázok
2004.09.13.
5-6
Dr. Emőd István
Szénhidrogének rendszere
SZÉNHIDROGÉNEK
telitetlenektelitettek
nyilt láncúak(olfinek,
acetilének,diolefinek stb.)
zárt láncúak(cikloolefinek,stb.)
zárt láncúak(cikloparaffinok)
nyílt láncúak(paraaffinok)
cikloalifásszénhidrogének
aromásszénhidrogének
2004.09.13.
5-7
Dr. Emőd István
Atmoszferikus desztilláció
2004.09.13.
5-8
Dr. Emőd István
Kőolajfeldolgozás
> 343Fűtőolaj
193 – 343Gázolaj
180 – 270Petróleum
160 – 270Kerozin
0 – 200Benzin
-100 – 0PB gáz
< - 100Fűtőgáz
Forrpont[°C]
Termék
kenőolaj gépolajmotorolajhengerolaj
2004.09.13.
5-9
Dr. Emőd István
• oktánszám• illékonyság• stabilitás• korroziv hatás• gyantatartalom
• kémiai összetétel (szénhidrogének, kén-, ólom-, hakogén, oxigéntartalom
• sűrűség
Benzinek legfontosabb jellemzői
• egyéb tulajdonságok– energiatartalom– lobbanáspont,
gyulladáspont– elektromos
vezetőképesség– víztartalom stb.
2004.09.13.
5-10
Dr. Emőd István
Két jellegzetes szénhidrogén
H H H H H H H
H
HHHHHHH
H C C C C C C C
H
H
H
H
H
H C
C
C
C C C C
H H
H H H
H
H
HC
normál heptán •nyílt, egyenes láncú (nem elágazó),
•telitett (csak egyes kötés)
•oktánszám: 0
i-oktán (2,2,4 trimetil-pentán)•nyílt, elágazó láncú,
•telitett (csak egyes kötés)
•oktánszám: 100(normál oktán [C8H18] oktánszám: -18)
C7H16 C8H17
2004.09.13.
5-11
Dr. Emőd István
Rendellenes (kopogó) égés
•normál lángfrontsebesség: kb. 30 m/s
•kopogó égés: egy nagyságrenddel nagyobb sebesség
•nagyobb nyomások, meredekebb nyomásemelkedés (dp/dα), nyomáslengések, magasabb égéstér-hőmérséklet
FHP FHP
gyújtás gyújtás
normál kopogóégés
2004.09.13.
5-12
Dr. Emőd István
Oktánszám
• Az oktánszám a benzin kompressziótűrésérejellemző mutatószám. Mérése úgy történik, hogy a minősítendő benzint i-oktánból (i-oktán, C8H18) és n-heptánból (normál heptán, C7H16) készített keverékkel hasonlítják össze. Az i-oktánkompressziótűrése jó (100), az n-heptán viszont erősen hajlamos kopogásra (0). A minősítendőbenzinnel kopogás szempontjából azonosan viselkedő keverék térfogatszázalékban kifejezett i-oktán tartalmát nevezik a benzin oktánszámának (OZ, Oktanzahl vagy ON, octane number).
• Ha pl. az azonos viselkedésű összehasonlító keverék 92 % i-oktánból és 8 % n-heptánból áll, akkor a benzin oktánszáma 92.
2004.09.13.
5-13
Dr. Emőd István
Motorikus és kísérleti oktánszám
149° a CFR-motornál165° a BASF-motornál
Keverék-hőmérséklet, °C
52°Beszívott levegő-hőmérséklet, °C
13° állandóε= 5,0-nél 26°ε= 5,5-nél 24°ε= 6,0-nál 22°ε= 7,0-nél 19 °
Előgyújtás a forgattyús tengelyen mérve
600 1/min900 1/minFordulatszámKísérleti OZ*Motorikus OZ
* A töltőállomásokon feltüntetett oktánszám
2004.09.13.
5-14
Dr. Emőd István
BASF oktánszámvizsgáló motorε=4...12, d=65, s=100
P=0,6/600 vagy 0,9/900 kW/1/min
keverőtérúszóháztűszelepúszó
kopogásadó
laposmeneteshenger
csigacsigakerék
hűtő
csőkígyószelephimba
himbatengely-rudazat
2004.09.13.
5-15
Dr. Emőd István
Oktánszám meghatározása
Kop
ogás
Kísérleti/motorikus oktánszám
30 40 50 60úszóház benzinszint, mm
30
40
50
60
92 OZ (92% izooktán + 8 % normál heptán)
90 9291
vizsgált benzin
oktánszám
90 OZ (90% izooktán + 10 % normál heptán)
1. A vizsgálandó benzint betöltik a tüzelőanyag-tartályba.
2. A karburátor úszószintjét (a légviszonyt) addig változtatják, amíg a kopogás legerősebben nem jelentkezik.
3. Ez után a motor sűrítési arányát úgy állítják be, hogy a kopogásérzékelő műszer közepes értéket mutasson. A továbbiakban a sűrítési viszonyt nem változtatják.
4. Kimérik a kopogás-benzinszint összefüggésre jellemző görbét a minősítendő benzinnel,
5. majd két, a minősítendő benzint villába fogó ismert összetételű i-oktán/n-heptán keverékkel.
6. A benzin oktánszámát interpolációval határozzák meg.
2004.09.13.
5-16
Dr. Emőd István
Országúti oktánszám
Felműszerezett gépkocsiban (vagy motorfékpadon) határozhatómeg.
1. A vizsgálat során az autót kis sebességről teljes gázzal végsebességig gyorsítják.
2. Különböző i-oktán/n-heptánkeverékekkel megismételve a gyorsítást az előgyújtást fokozatosan addig növelik, ameddig un. nyomkopogást (kismértékű, füllel még nem érzékelhető kopogást) nem tapasztalnak.
3. Ennek alapján kalibrációs görbét rajzolnak, majd
4. meghatározzák a vizsgálandótüzelőanyag nyomkopogását.
5. A kalibrációs diagramból kiolvassák az adott gépkocsira vonatkozó úti oktánszámot
kalib
rációs
görbe
90
91
92
93
6° 7° 8° 9°előgyújtás nyomkopogásnál
92,5
2004.09.13.
5-17
Dr. Emőd István
A motor oktánszámigénye
Motorkonstrukció• sűrítési arány• hengerméret• s/D viszony• égéstér alak• gyertya helye• örvénylés• hűtés
Üzemeltetési feltételek• beszívott levegő• légviszony• fordulatszám• előgyújtás• töltési fok• hűtőközeg
hőmérséklet• lerakódások az
égéstérben
2004.09.13.
5-18
Dr. Emőd István
Illékonyság: a lepárlási görbe
jobb hidegindítás
kisebb párolgási veszteség,
jobb melegindítás,gőzdugóképződés válószinűségének
csökkenése
gyorsabb felmelegedés,simább gyorsulás,gazdaságosabb rövidtávú közlekedés
nagyobb illékonyság
karburátor-jegesedés csökkenésekisebb
illékonyság
gazdaságosabb hosszútávú közlekedés
kisebb olajhigulás, kevesebb égéstér-lerakódás
0
20
40
60
80
160
180
200
220
t °C
0 10 20 30 40 80 90 100
elpárolgás, v/v %
• a 100 °C alatt elpárolgóhányad nagy: egyenletes hidegüzem
• a 70 °C alatt elpárolgott hányad nem túl nagy: gőzképződés
• a 20 %-hoz tartozóhőmérséklet nagy: jégképződés elkerülése
• a 98 %-hoz tartozóhőmérséklet nem túl nagy:olajhígulás
• kis hőmérsékleten is van bizonyos gőzhányad: hidegindítás
• a nagyobb hőmérsékleten elpárolgott hányad nagy: melegüzem, fogyasztás
2004.09.13.
5-19
Dr. Emőd István
• az adalék által elérhető tulajdonságnak az alaptermékben való megléte szerint– már meglévő tulajdonságok erősítése– új tulajdonságok
• hatás szerint– oktánszámnövelés– korroziógátlás– tisztító és tisztántartó– jegesedésgátló
• hatások száma szerint: egy- vagy többfunkciós
• hatáskifejtés időpontja szerint– égés előtt ható– égést befolyásoló
Adalékok csoportosítása
2004.09.13.
5-20
Dr. Emőd István
• Oktánszám javítóoktánszámnövelés• Detergens/diszpergenstisztántartás és tisztítás• Korróziós inhibitora tüzelőanyag-rendszer korrózióvédelme• Jegesedésgátlójégképződés megakadályozása• Maradékátalakítóégéstéri lerakodások okozta öngyulladás
megakadályozása• Fémdeaktivátoroxidációs katalizátorként ható
fémfelületek dezaktivitása• Öregedés-stabilizátortárolási stabilitás javítása
• Égésjavítóaz égéslefutás javítása• Ólomhelyettesítők
(kopáscsökkentők)ólomvegyületek nem oktánszám-növelő
hatásának pótlása• Oktánszámigény-növekedés gátlólerakódások okozta oktánszámigény-
növekedés megakadályozása• Sztatikus feltöltődésgátlóvezetőképesség növelése• Zavarosodásgátlóvízkiválás segítése• Szinezékekeltérő benzinek megkülönböztetése
Adalékok és hatásaik
2004.09.13.
5-21
Dr. Emőd István
Lerakódások a motorban
Tüa. rendszer korrozió•anyagok•menettulajdonságok•működésSzívószelep-beragadás•hidegindítás•működőképesség•motorsérülésBefecskendező-szelep lerakódás•menettulajdonságok•teljesítmény•fogyasztás•károsanyag-kibocsátásÉgéstér-lerakódások•oktánszámigény•motorsérülés
Olajiszap•kenőképesség •kopás •motorsérülés
2004.09.13.
5-22
Dr. Emőd István
Lerakodásgátló adalékok
• A adalék nélkül• B I. generációs
adalékkal• C II. generációs
adalékkal
Lerakódások a befecskendezőszelepen
2004.09.13.
5-23
Dr. Emőd István
Olajiszap a szelepfedélen, hengerfejen és az olajteknőben
Súlyosabb esetekben az olajszivattyú szűrője és az olajcsatornák eltömődnek.A motor tönkremehet. A jelenség kiváltó okai:•nem megfelelő olajminőség,•elmulasztott olajcsere•a motorolaj-fogyasztás jelentős csökkenése
•a tüzelőanyag és az égéstérbe került olaj égéstermékei a dugattyú mellett átfujt gázokkal az olajba kerülnek, és további terhelést okoznak (nem megfelelő motorhajtóanyag-minőség)•vegyes hosszabb üresjáratokat és ezt követő teljes gázos üzemet tartalmazó menetkörülmények.
2004.09.13.
5-24
Dr. Emőd István
Benzinek minőségi alapkövetelményei
MSZ11793 En-91 Esz-95 Esz-98
Oktánszám, kísérleti módszer szerint, legalább 91 95 98 Oktánszám, motor módszer szerint, legalább 82,5 85 88 Ólomtartalom, g/dm3, legfeljebb 0,013 0,013 0,013 Benzoltartalom, % (v/v), legfeljebb 2,0 2,0 2,0 Kéntartalom, % (m/m), legfeljebb 0,05 0,05 0,05 Elpárolgási maradék, mg/100 cm3, legfeljebb 5 5 5 Korróziós hatás rézlemezen, korróziós fokozat, legfeljebb 1 1 1
Sűrűség 15 °C-on, g/cm3 0,720-0,780 Desztillációs jellemzők: Átdesztillált mennyiség, % (v/v)
70 °C-ig, nyáron/télen 185-42/20-47 100 °C-ig, nyáron/télen 40-65/42-70 180 °C-ig, nyáron/télen, legalább 85 Végforrpont, °C, legfeljebb 215 Desztillációs maradék, °C (v/v), legfeljebb 2 Gőznyomás, bar, nyáron/télen 0,45-0,70/0,60-0,90 Szín zöld színezetlen színezetlen
top related