O gorivih na kratko O gorivih na kratko
Ko govorimo o gorivih, mislimo na klasična goriva kot so bencin, dizelsko gorivo (ali plinsko olje ali nafta), avtoplin ali LPG (Liquid Petrol Gas)... O gorivih na kratko

1VK_7375cKo govorimo o gorivih, mislimo na klasična goriva kot so bencin, dizelsko gorivo (ali plinsko olje ali nafta), avtoplin ali LPG (Liquid Petrol Gas) in morda nazadnje potihem pomislimo še na kurilno olje. Razmeroma pogosto se pojavljajo še novice in razprave o biogorivih, namenjenih dizelskim motorjem, in o različnih mešanicah bencina in alkohola. Predvsem zaradi cene in deloma nižjih koncentracij strupenih plinov se v zadnjem času uveljavlja kot pogonsko gorivo naravni plin ali CNG (Compressed Natural Gas), kar je dejansko dokaj čist metan z nekaj primesmi.

Ponavadi se na bencinski črpalki osredotočimo na vrsto goriva in pri bencinih še na oktansko število, kaj pomeni ta oznaka, pa večine ljudi ne zanima. Oktansko število (OŠ) označuje mero za odpornost določenega bencina proti samovžigu, kar imenujemo tudi klenkanje. Določamo ga s primerjavo bencina neznane sestave na eni in zmesi izooktana, ki je odporen na klenkanje (OŠ = 100), in n-heptana, ki ni odporen na klenkanje (OŠ = 0) na drugi strani. Na primer surovi bencin, ki ga dobimo na koncu procesa v rafineriji, ima OŠ 70, kar pomeni, da ima ta bencin podobne lastnosti glede klenkanja kot zmes 70 % oktana in 30 % n-heptana. Z dodatno dodelavo v rafineriji se lahko OŠ surovega bencina dvigne do približno OŠ 90, medtem ko se za nadaljnji dvig uporabi dodatke oziroma aditive.

Oktansko število: odpornost proti samovžigu bencina.

Oktansko število: odpornost proti samovžigu bencina.

Manj je znano, da obstaja več vrst OŠ; na črpalkah je zapisano raziskovalno ROŠ (RON – Research Octane Number), ki se določi s posebnim motorjem (CFR oziroma Combustion Fuel Research) s spremenljivim prostorninskim razmerjem pri določenih temperaturnih pogojih delovanja motorja, polno odprti loputi in 600 vrtljajih v minuti. Motorno OŠ ali MOŠ (MON – Motor Octan Number) se določa na podoben način kot ROŠ, vendar pri težjih pogojih obratovanja motorja; v tem primeru je vrtilna hitrost motorja 900 vrtljajev v minuti. Redkeje omenjeno je še črpalno (»pumpno«) OŠ ali POŠ (PON – Pump Octane Number), ponekod označeno tudi kot indeks proti klenkanju (antiknock index – AKI). POŠ predstavlja srednjo vrednost med MOŠ in ROŠ. Z začetka avtomobilizma poznamo še cestno OŠ –  COŠ (RdON –  Road Octane Number), ki so ga določali pri realnih pogojih na cesti pri polno obremenjenem motorju, vendar se sedaj to določa na valjih.

Moč motorja v osnovi NI odvisna od oktanskega števila!

Moč motorja v osnovi NI odvisna od oktanskega števila!

Pogosto je zmotno prepričanje, da ima pri višjih OŠ motor večjo moč. Moč daje motorju samo toplotna vrednost goriva! Povedano preprosto: to je tako, kot če bi si kupili tri številke večje čelje in bili prepričani, da boste sedaj hitreje tekli! Če pride do sprememb lastnosti motorja, so te le slučajne in le na račun prilagodljive regulacija motorne elektronike, ki je sposobna oktanskemu številu goriva prilagoditi nastavitve motorja (še posebej predvžig) ter s tem izkoristiti nastavitev na meji klenkanja.

Podobno kot OŠ pri bencinu se pri dieselskem gorivu določa cetansko število (CŠ) ali pa cetanski indeks (CI), ki je pravzaprav izračunano CŠ. Cetansko število je merilo za vžig goriva potem, ko se razprši v valju, pri tem pa višje število pomeni lažji vžig. Določimo ga s primerjavo testnega goriva na eni in zmesjo n-cetana s CŠ = 100 ter n-heksadodekana s CŠ = 0 (v novejšem času uporabimo heptametil nonan s CŠ  = 15). Vrednost CŠ se giblje med 46 do 56, v praksi pa je običajno malo nad 50.

Pri segrevanju goriv, ki so zmes različnih ogljikovodikov z različnimi vrelišči, se lahko ta potek dogajanja popiše z destilacijsko krivuljo. Na ta način dobimo celo vrsto vreliščnih temperatur in ne tako kot pri vodi, ki je enotna in ima zato samo eno vreliščno točko. Destilacijska krivulja prikazuje odstotek uparjenega goriva glede na temperaturo, ki se spreminja. Zaradi pestre sestave ogljikovodikovih goriv se lahko razlikujejo tudi poteki krivulje, ki imajo glede na odstotek uparjenega bencina različen vpliv na lastnosti motorja.

–      Začetni del krivulje približno v območju med 0 in 30 % prostornine uparjenega goriva lahko vpliva na: hladen zagon motorja; zagon toplega motorja; pojav gorivnih par in problemov s parno zaporo; emisijo hlapov bencina in izgub zaradi uparjanja:

–      Srednji del krivulje v območju od 30 do 75% vpliva na: čas segrevanja motorja in mirno delovanje; porabo goriva na krajših razdaljah; doseganje moči in pospeškov; pojav zaledenitve in ugašanje vročega motorja;

–      Zadnji del krivulje med 75 in 100 % vpliva na: porabo goriva pri segretem motorju; nastajanje oblog; redčenje olja v oljni posodi; emisijo organskih spojin v izpušnih plinih.

Destilacijska krivulja in vpliv sestavin na potek destilacije.

Destilacijska krivulja in vpliv sestavin na potek destilacije.

Od sestave goriva oziroma različnih ogljikovodikov, ki sestavljajo določeno gorivo, je odvisno tudi stehiometrično (idealno) razmerje goriva in zraka, ki se v povprečju giblje med 14 in 15 kilogrami zraka za 1 kilogram goriva.

Toplotna ali kurilna vrednost goriva je toplota zgorevanja oziroma sproščena toplota, ko znana količina goriva zgori pri določenih pogojih. Pri zgornji toplotni vrednosti predpostavimo, da voda v obliki pare, ki je produkt zgorevanja, kondenzira v tekočino in odda pri tem še del toplote (kondenzacijska toplota). Nasprotno spodnja toplotna vrednost goriva (ta se običajno podaja pri gorivih) predpostavlja, da se voda ohrani v parni obliki. Toplotna vrednost goriva se lahko spreminja s sestavo in z dodatki, kar ima vpliv na lastnosti motorja.

Plin se kot pogonsko gorivo že dolgo uporablja predvsem v državah, kjer politika ta goriva podpira zaradi različnih vzrokov. V večini primerov se uporabljata tekoči petrolejski plin ali avtoplin oziroma LPG (Petrol Liquid Gas), ki pretežno vsebuje propan in/ali butan, ter stisnjen zemeljski plin ali CNG (Compress Natural Gas), ki vsebuje pretežno metan. LPG ima zelo podobne lastnosti kot bencin z razmeroma visokim OŠ in podobno toplotno vrednostjo kot bencin, povzroči le manjši padec moči (do 7 %) motorja. Podobno ima tudi CNG visoko OŠ, višjo toplotno vrednost kot bencin, pri uporabi v osebnih vozilih pa pade moč približno do 15 %. V obeh primerih (CNG in LPG) lahko računamo na nižjo emisijo škodljivih plinov v izpuhu, vendar ne vseh.

CNG: (plinsko) gorivo prihodnosti?

CNG: (plinsko) gorivo prihodnosti?

V primeru naknadne vgraditve plinske napeljave, kar velja za oba plina, se morajo nastavitve motorja prilagoditi novemu gorivu. V primeru LPG lahko povzamamo, da je sprememba glede na bencin zanemarljiva v pogledu delovanja katalitičnega pretvornika. Če pa želimo pri CNG izkoristiti vse prednosti tudi glede emisije, bi bilo v takem primeru potrebno zamenjati tudi katalitični pretvornik. Katalitični pretvornik za bencinsko gorivo ni tako učinkovit v primeru uporabe CNG zaradi sestave katalita, zato so lahko koncentracije plinov nekoliko višje. (AB)

Foto: VK