Использование этанола в качестве добавки к топливу для бензиновых двигателей

Что такое биотопливо? Для бензиновых ДВС это этанол — продукт спиртового брожения различных субстратов, содержащих сахар или крахмал: зерновые культуры, свекла, картофель и т.п. Дизельное топливо тоже несложно получить из маслосодержащих культур: подсолнечника, сои, рапса.

Способ получения этилового спирта — самогоноварение — отработан до тонкостей, как и употребление его: не только внутрь организма, но и в двигатель. Еще в 20-е г. прошлого столетия лихие комиссары заправляли экспроприированные «форды» и «руссобалты» питьевым спиртом, который найти было проще, чем бензин. Известно, что в большинстве стран мира существует проблема загрязнения воздушной среды и, прежде всего выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Вклад автотранспорта в суммарный выброс, загрязняющий атмосферу опасными веществами, крупных городов составляет более 80% от общего количества вредных выбросов. Весь здравомыслящий мир, где о здоровье народонаселения заботятся реально, идет по пути улучшения экологических показателей моторных топлив и предъявляет к ним все более жесткие требования в части оксигенатных добавок, т.е. таких добавок, от которых выброс двигателей внутреннего сгорания становится безвредным. Такой добавкой является спирт этиловый.

Исследования показывают, что продукты, пригодные для получения биотоплива, сохраняют достаточно высокий энергетический потенциал даже после прохождения ЖКТ травоядных животных и птиц. Так, из 1 т навоза анаэробным брожением можно получать 340 М3 биометана. Способ интенсивного получения биогаза из органики основан на использовании активного штамма метановых бактерий для анаэробной ферментации и переработки в биореакторах (метантенках). В пересчете на год одна корова, если ее хорошо кормить, не утруждая себя, может «дать» еще и около 600 л бензина (в энергетическом эквиваленте). И не только корова. С такой же работой справятся 4 свиньи или 150 кур. Подсчеты показывают, что даже в небольшом фермерском хозяйстве, содержащем 20 коров, или 80 свиней, или 3 тыс. кур, получение метана становится рентабельным.

Кроме того, биологическая обработка органических отходов (это не только навоз и помет, но и пищевые отходы, а также ботва, солома, листья, стебли кукурузы и подсолнечника и т.п.

В настоящее время цены на нефть сильно возросли и как следствие поднялась цена на углеродное топливо, поэтому проблема использования альтернативных возобновляемых видов топлива (рапсовое масло, спирт) становится с каждым годом все актуальнее, поскольку цена на них значительно ниже, а экологические показатели выше!

2 Методика проведения исследований

Исследования бензиновых смесей с 10%-20% содержанием спирта на базе двигателя ЗМЗ 4063. Исследование устойчивости топливных смесей на основе технического спирта. Испытания проводились на кафедре тракторов и автомобилей.

2.1 Устойчивость топливных смесей на основе технического спирта.

Цель исследования: определить влияние концентрации спирта (10%;20%) на характер работы инжекторного двигателя.

План работы

  1. Изготовление ресивера с двумя дополнительными форсунками для подачи спирта.
  2. Монтаж ресивера на двигатель.
  3. Испытание.
  4. Замер выхлопных газов при помощи газоанализатора «Infralitic».

3 Результаты исследования

На базе двигателя автомобиля ГАЗ – 330232 был установлен ресивер впускного тракта с дополнительной рамой, на которой установлены четыре форсунки для подачи 10-20% спирта. Для этого была изменена программа блока управления, которая отвечает за подачу бензина со 100% до 80-90%. В ресивере спирт смешивается с воздухом и подается в цилиндр двигателя, где и смешивается с бензином.

8

Из показаний видно, что значительно снизились показатели СО, СН, СО2 на 0.05, 550 и 2.7% соответственно. А содержание кислорода увеличилось на 2,9%. Из этого следует, что применение спиртобензиновых смесей снижает содержание вредных и токсичных веществ в отработанных газах.

Выводы

Таким образом при использовании этанола в качестве добавки к топливу можно сделать следующие выводы:

Ì.Добавление спирта в бензиновое топливо повышает октановое число последнего. Так при концентрации спирта 10% от объема смеси рост октанового числа достигает 8-10 единиц.

2.Экспериментально показано, что использование спиртовых добавок значительно снижает объемы образующихся при сгорании вредных выбросов. Так уже при концентрации спирта в смеси 5% от объема состав выбросов по СО и NOx приводит к соответствию отечественных бензинов уровню Евро 5. А при концентрации спирта 20 – 30% концентрация СО уменьшилась в 18 раз.

  1. В условиях использования смесей при низких температурах окружающей среды для улучшения пусковых качеств рекомендуется переводить работу ДВС на чистое топливо до прогрева ДВС до нормы.
  2. Разработана технология кавитационного-ультразвукового смешения спирта с бензином и корректирующими добавками, обеспечивающая устойчивость смеси к расслоению в течении 3-4х дней (предназначается для ежедневного использования автомобиля в работе).
  3. Разработана технология смешивания спирта и бензина непосредственно в цилиндре двигателя.
  4. Разработана технология смешивания рапсового масла и спирта непосредственно в цилиндре дизельного двигателя.
  5. Себестоимость 1 литра спирта при перегонке из навоза с использованием вместо сахара – сахарной свеклы составляет примерно 6-8 рублей.
  6. При использовании спирта ожидаемая мощность на 15 % ниже, чем на стандартном топливе, но это все компенсируется низкой ценой.

 

Литература

  1. Щеклеин С.Е., Данилов Н.И., Немихин Ю.Е., и д.р. Учебное пособие: Использование спиртобензиновых и маслодизельных топливных композиций для двигателей внутреннего сгорания. Издат, «УПИ»,2005. – 78с.
  2. Папок К.К. Словарь по топливам, маслам, смазкам, присадкам и специальным жидкостям. Издат. «Химия», 1975. – 292с.
Год: 2012
Город: Костанай