19_1. Motorhajtóanyagok

Átírás

1 _1. Motorhajtóanyagok Fosszilis eredetű motorhajtóanyagok (benzin, gázolaj) Összeállította: Csöndes Géza Budapest, Keletkezése, eredete szempontjából az energia: - fosszilis energia ~ a szén ~ kőolaj ~ földgáz ~ metán - egyéb energia ~ napenergia ~ szélenergia ~ geotermikus energia ~ atomenergia - megújuló energia ~ bioenergia - biogáz - hidrogén - alkohol (etanol, metanol) ~ növényi olaj - nyers növényi olaj - észterezett növényi olaj 2 1

2 Feldolgozásuk eredménye lehet: - szén ~ szintetikus autó benzin - kőolaj ~ benzin - repülő benzin - autó benzin - reformált benzin (oxigenátok) ~ gázolaj - dízelolaj - nehéz gázolaj ~ földgáz - lpg (liquefied petrol gasoline) - lng (liquefied natural gas) - cng (compressid natural gas) ~ metán - dízel hajtás (tűzveszélyes) - napenergia - szél energia - geotermikus energia - atomenergia ~ elektromos áram - elektromos hajtás - bio-energia ~ bio-gáz - gázmotorok hajtása ~ hidrogén - hidrogén üzemű motorok ~ hidrogén energia cella - elektromos hajtás ~ ammónia ~ alkohol - benzin motorok hajtására ~ alkohol - dízel motorok hajtására - növényi olaj ~ nyers növényi olaj - dízel hajtás ~ észterezett növényi olaj - dízel hajtás - oxigenátok ~ főleg alkohol eredetű - ETBE - MTBE - TAME 3 A kőolaj feldolgozása: - A kőolajat a finomítókba (feldolgozó helyre) tartálykocsin, hajón, illetve legcélszerűbben csővezetéken szállítják. A szállítás előtt, még a kitermelés helyén a kőolajat stabilizálják, a nagyobb mennyiségű víztől elválasztják, és ha szükséges sómentesítik. - A stabilizálás célja, hogy a kőolajban esetleg oldott gázalakú szénhidrogéneket (metán, etán, propán, bután) eltávolítsák, illetve kinyerjék. Mindezek a műveletek szükség esetén a finomítóban is elvégezhetők. - A kőolaj-feldolgozás első és legfontosabb művelete a desztilláció. Egyes esetekben a desztilláció egyes termékei késztermékek. A desztillációval a kőolajat forráspont szerint bizonyos szűkebb frakciókra szétválasztják - desztillációs tornyokban melegítik, elpárologtatják, - hőcseréléssel, vagy hűtéssel kondenzálják, - az egyes forrponthatárú frakciókat szétválasztják, - az egyes termékcsoportokat (motorbenzinek és kenőolajok) csak további feldolgozással lehet előállítani. - A desztilláció során (ha a kőolajat előzőleg nem stabilizálták) elsőnek kapják meg a propánbutánt, mint a legkisebb forrpontú terméket. A következő frakciók (5 210 o C) alkotják a benzint, a o C közötti frakció alkotja a gázolajat.. Sok esetben a további feldolgozás első lépése, hogy újabb desztillációval a benzinfrakciót szűkebb forrásponthatárú részekké dolgozzák fel, majd a szabványos receptura szerint keverik össze. - Az így reformált benzin nagy részét a motorbenzinekbe keverik, másik részét pedig egyedi szénhidrogénekké dolgozzák fel. - A motorbenzinek minősége javítható az egyes frakciók arányának változtatásával, pirolízis benzin bekeverésével, az egyes összetevők hidrogénezésével, oxigenátok bekeverésével, a hozam pedig növelhető a katalizátoros krakkolással. 4 2

3 A kőolajból származó termékek - kőolaj ~ benzin - motorbenzinek - repülő benzin - autó benzin - speciális benzinek - vegyipari benzin - gyógyszeripari benzin - oldószerek - mosóbenzin - egyéb fehérárú - reformált benzin (oxigenátok, üza.adalékok) ~ gázolaj - dízelolaj - nehéz gázolaj ~ földgáz - lpg (LPG - liquefied petrol gasoline) - lng (LNG - liquefied natural gas) - cng (CNG - compressid natural gas) ~ metán - dízel hajtás (tűzveszélyes) ~ motor- és hajtóműolaj ~ ipari olajok, kenőzsírok ~ bitumenek, korrózióvédő anyagok 5 Motorbenzinek főbb alkalmazástechnikai tulajdonságai: Az autóbenzinek a szikragyújtású, Ottó-motorok tüzelőanyagai. Legfontosabb jellemzői és azok hatásai: forráspont, illetve a forrásgörbe (más néven a lepárlási görbe), amely meghatározza az üzemanyag könnyű és nehéz párlatainak arányát: ~ 10 tf.% átdesztillál o C-ig (MSz szerint 70 o C-ig) kezdő frakció ~ 50 tf.% átdesztillál o C-ig (MSz szerint 100 o C-ig) közép frakció ~ 90 tf.% átdesztillál o C-ig (MSz szerint 180 o C-ig) vég frakció ~ végforrpont legfeljebb o C (MSz szerint 210 o C-ig) kezdő frakció hatásiránya: hidegindítás, párolgási veszteség, gőzzár, melegindítás, meleg üres-futás, közép frakció hatásiránya: jegesedés, melegfutás, gyorsulás, energiatartalom, vég frakció hatásiránya: olajhígulás, égési maradék, égéstér-lerakódás, - oktánszám, illetve az üzemanyag kompresszió tűrő képessége (Esz-92, Esz-98, régebben Esz- 86), avagy kopogási hajlama. A kopogásos égés az égéstérben létrejövő két vagy több égési góc által indított lángfrontok találkozásakor megjelenő nyomáslengések akusztikus hangja. Jelentkezhet a gyújtószikra megjelenése előtt, és után is. Indítója lehet az égéstér izzó lerakodása, és lehet a lángfront előtti nyomásnövekedés okozta öngyulladás. Lángfront az égéstérben már égő, és a még meg nem gyulladt üzemanyag-levegő keveréket elválasztó frontvonal. Üzemanyag oldalról az alacsony forrpontú párlatok nagyobb aránya növeli a kopogási veszélyt. 6 3

4 sűrűség, vagy viszkozitás, amely hőmérséklettől függő adat, értékéből következtetni lehet arra, hogy milyen szénhidrogén típus (aromás, vagy olefin) van túlsúlyban a motorbenzinben. A szabvány a 20 o C hőmérsékleten mért átlagértéket adja meg (pl. 0,745 0,760 kg/l.). A sűrűségnek elsősorban a mennyiségi elszámolásnál van jelentősége. korrózivitás az esetleg jelenlevő kén-, víz-, és savtartalom szempontjából lényeges jellemző. A gyantatartalom a motorban keletkező lerakódások (üza. rendszer, égéstér) mennyiségére van hatással. kéntartalom főleg z égéstér-lerakódás összetételére és szerkezetére van hatással (laza, lemezes vagy tömör, porózus lerakódás). Az előző szerkezet könnyebben jön izzásba, amely növeli a kopogásos égés kialakulásának veszélyét. Azon kívül a kénes vegyületek környezetvédelmi szempontból nem kívánatosak a kipufogógázban, a levegő páratartalmával kénsavas esőt hozhatnak létre. - energiatartalom, amely szoros összefüggésben van a termékre jellemző égéshő, égésmeleg, fűtőérték tulajdonságokkal. - zavarosodási és dermedéspont, amely a motorüzem fenntarthatósága miatt jelentős. A zavarosodási pont alatt az üzemanyag áramlási tulajdonságai romlanak jelentősen. - lobbanáspont, gyulladáspont a tűzveszélyességi fokozat besorolása szempontjából fontos, ami meghatározza a szállítás, tárolás, kezelés feltételeit, és követelményeit. 7 Motorbenzin termékszabványban maghatározott határértékek Esz-92 Esz-98 Oktánszám kísérleti módszerrel legalább Oktánszám motormódszerrel legalább Lepárlási próba: 10 tf.% átdesztillál, o C-ig legfeljebb tf.% átdesztillál, o C-ig legfeljebb tf.% átdesztillál, o C-ig legfeljebb végforrpont, o C-ig legfeljebb Desztillációs maradék tf.% legfeljebb 1,5 1,0 Lepárlási veszteség tf.% legfeljebb 3 3 Ólomtartalom gr/l benzin (hozzáadott ólom) 0 0 Alkoholtartalom (ETBE, MTBE, TAME formában) tf.% 5 7 Gőznyomás Hgmm, legfeljebb Elpárologtatási maradék mg/100 ml, legfeljebb 5 4 Kéntartalom tf.% legfeljebb 0,05 0,05 Aktív kénvegyület-tartalom mentes mentes Savasság mg/100 ml, legfeljebb 3 3 Vízben oldható sav és lúgtartalom mentes mentes Mechanikai tisztátalanság és víztartalom mentes mentes Szín kék zöld 8 4

5 Gázolaj főbb alkalmazástechnikai tulajdonságai: A gázolajok a kompresszió gyújtású motorok tüzelőanyagai. Legfontosabb jellemzői és azok hatásai: - cetánszám, vagy gyulladási késedelem, a gázolajok gyulladási készségét jellemző szám, meghatározása speciális vizsgálati motorban történik, ahol a vizsgált gázolaj gyulladási hajlamát hasonlítják össze a cetánból (cetánszáma 100) és α-metiknaftalinból (cetánszáma 0) álló szénhidrogén elegy gyulladási hajlamával. Azonos gyulladási hajlam esetén az elegy térfogatszázalékban mért cetán aránya adja a vizsgálati gázolaj cetánszámát. a cetánszám befolyásolja: ~ a motor indíthatóságát (nagyobb cetánszám kisebb gyulladási késedelem) ~ a motorjárás keménységét (kisebb gyulladási késedelem alacsonyabb égési csúcsnyomás) ~ az alkatrészek terhelését (alacsonyabb égési csúcsnyomás kisebb fizikai terhelés) ~ a tüzelőanyag-fogyasztást (kisebb gyulladási késedelem kedvezőbb égési nyomáslefutás) ~ a füstgázhőmérsékletet (kisebb gyulladási késedelem kisebb nyomásveszteség a kipufogón) ~ az égéstér-lerakodás mennyiségét (tökéletesebb égés kevesebb lerakódás, kokszosodás) ~ a motor füstölésére (tökéletesebb égés kevesebb elégetlen szénhidrogén), - sűrűség, adott hőfokon (1992. óta 15 o C) kell meghatározni, nagyobb sűrűség rontja a gázolaj porlaszthatóságát, ez rontja a motor emisszióját, rossz irányba változnak a hideg-felhasználási tulajdonságok, - zavarosodási pont az a hőmérséklet, amelynél megkezdődik a parafinok kiválása, a zavarosodási pont elérése még közvetlen üzemzavart nem okoz, 10 5

6 dermedéspont az a hőmérséklet, amelynél a nagy mértékű parafinkiválás már akadályozza az üza. szivattyúzhatóságát, üzemzavart okoz. CFPP (Cold Filter Plugging Point) hidegszűrhetőségi határ, ami lényegében azonos a dermedésponttal. - lepárlási próba, illetve a forrásgörbe (más néven a lepárlási görbe), amely meghatározza az üzemanyag könnyű és nehéz párlatainak arányát: ~ 10 tf.% átdesztillál o C-ig (MSz szerint 200 o C-ig) kezdő frakció ~ 50 tf.% átdesztillál o C-ig (MSz szerint 280 o C-ig) közép frakció ~ 90 tf.% átdesztillál o C-ig (MSz szerint 340 o C-ig) felső frakció ~ 100 tf% átdesztillál o C-ig (MSz szerint 400 o C-ig) végfrakció ~ végforrpont legfeljebb o C (MSz szerint 400 o C-ig) - a kéntartalom természetes alkotója a kőolajnak, azonban a kipufogógázokkal a levegőbe kerülő kén-oxidok nem kívánatosak, mert a levegő páratartalmával kénsavas esőt hoznak létre, ami tovább károsítja a környezetet. A kéntartalom csökkentése fontos a katalizátorok működőképességének megtartása érdekében is. Magyarországon, az EU szabályozásnak megfelelően a gázolaj kéntartalmának határértéke óta 0,005 tf% (azaz 50 ppm). Kénmentes gázolaj a 10 ppm alatti kéntartalmú olaj. A kéntartalom csökkenésével azonban csökken az gázolaj kenőképessége is, amely hatást adalékokkal kell ellensúlyozni. - az aromás vegyületek (gyűrűs és többgyűrűs szénhidrogének) felelősek elsőrendűen a kipufogógázban a szilárd részecske (többek között a korom is) megjelenésének. Főleg a policiklikus aromás vegyületekből keletkeznek a rákkeltő benz-pirének és aldehidek, melyek a kipufogógázokkal jutnak a levegőbe. - oxidációs stabilitás csökkenése hozzájárulhat a tárolás közbeni gyantaképződéshez, az üledékek kialakulásához, az égéstérben a kokszosodáshoz, a lerakodások csökkentik a motor teljesítményét. Az oxidációs stabilitás növelése adalékanyagok hozzáadásával történik. 11 Gázolaj termékszabványban maghatározott határértékek A MOL házi szabványa mindenben megegyezik az ISO nemzetközi ásványolaj termékszabvánnyal. Nyári Téli Cetánszám, legalább Cetánindex legalább Zavarosodási pont legfeljebb oc -16 CFPP legfeljebb oc 5-20 Aromás tartalom legfeljebb tf% Kéntartalom legfeljebb mg/kg Lobbanáspont legalább oc Conradzonszám legfeljebb tf% 0,3 0,3 Oxidhamu tartalom legfeljebb tf% 0,01 0,01 Víztartalom (ppm) legfeljebb mg/kg Mechanikai szennyeződés legfeljebb mg/kg Korróziós fokozat legfeljebb 1b 1b Oxidációs stabiltás legfeljebb gr/m3/óra Kinematikai viszkozitás 40 oc-on mm2/sec 2-4,5 2-4,5 250 oc-on oC-on tf% átdesztillálási hőfok legfeljebb oc

7 Köszönöm a figyelmet! További jó munkát kívánok! 13 7

8 19_2. Motorhajtóanyagok Gázüzemű járművek üzemanyagai lpg - cng Összeállította: Csöndes Géza Budapest, Lpg - üzem (Liquid petrol gasoline) felépítési sémája 2 1

9 Lpg - üzem porlasztóval szerelt motoron 3 Lpg - üzem töltő szelep 4 2

10 Lpg-üzem töltő szelep (jóváhagyó jel) 5 Jóváhagyó jelzések Lpg E 7 67R Lpg E 7 67R Cng E 7 110R Lpg-üzem esetén: a verzió érvényes január 1-ig, a verzió érvényes január 1-től. 6 3

11 Hengeres és pótkerék alakú lpg tartály 7 Lpg tartály adattábla 8 4

12 Lpg tartály rögzítése teleszkóp-csövekkel 9 Lpg tartály rögzítése bölcsőben 30 mm széles, 2 mm vastag laposvasból hegesztéssel (egyedileg) Szilárdsági méretezésnél: előre 50 m/s 2, hátra 30 m/s 2, oldalirányban m/s 2 gyorsulással számolva, 4-szeres biztonsági tényező 10 5

13 Lpg multi-szelep %-os töltéshatároló szelep 12 6

14 Miért kell a 80 %-os töltéshatárolás? Tartály kint marad a napon, és hőmérséklete 0 C 0 -ról 50 C 0 -ra emelkedik: - ha csak gáz halmazállapotú üza. van jelen, belső nyomás1,7-szeresére nő, - ha folyadék és gáz fázis is jelen van, az 1,7 mindjárt 3,8 lesz, - ha viszont a tartályt színültig folyékony üza. tölti ki, a nyomásnövekedés több mint 150-szeres lesz. Könnyen belátható, hogy az alig 45 bar fölé méretezett lpg tartály az ilyen nagy nyomásnövekedést nem fogja kibírni. 13 Lefújó szelep 14 7

15 Ömlés-gátló szelep 15 Lpg tartály üzemanyagszint jelző 16 8

16 Multiszelep ház a tartályon 17 Multi-szelep ház, flexibilis szellőztető cső, átvezető idomok 18 9

17 Lpg csővezeték, csővezetési szabályok Kerékjáratban NEM, Kipufogóhoz közel NEM, Gyári bordában IGEN, Mindkét végén zárt karosszéria idomban NEM, Karosszéria ablakban IGEN, Legkisebb hajtási ív sugara legalább 3 D, Rögzítési táv min 50 cm, Zsugorgyűrű és peremezett kötés IGEN, 19 Gázleválasztó és benzinleválasztó szelep 20 10

18 Lpg nyomáscsökkentő, vagy reduktor 21 Lpg alacsonynyomású cső és mechanikus gázmennyiség-szabályzó 22 11

19 Lpg gázmennyiség-szabályzó szelepek (mechanikus és elektronikus vezérlés) 23 Lpg gázbevezetés (mechanikus keverőtorok és elektronikus szabályozó szelep) 24 12

20 Elektronikus szelepekhez szűrőt is kell használni 25 Üzemmód-választó kapcsoló 26 13

21 Lpg és Cng rendszer összehasonlítása 27 Cng töltő szelep és a rendszernyomást mérő óra 28 14

22 Cng fejszelep és szelepház (szilikon gumi) 29 Cng szelepház és flexibilis szellőzőcső az átvezető idomokkal 30 15

23 Cng acél csővezeték az alkalmazható zsugorgyűrűs csatlakozóval 31 Csővezetési követelmények Kerékjáratban NEM, Kipufogóhoz közel NEM, Gyári bordában IGEN, Mindkét végén zárt karosszéria idomon keresztül NEM, Karosszéria ablakban IGEN, Rögzítési táv min. 50 cm, Legkisebb hajtási ív sugara legalább 5 D, Zsugorgyűrűs kötés IGEN, Peremezett kötés NEM, 32 16

24 CNG gázleválasztó szelep 33 Cng nyomáscsökkentő (reduktor) 34 17

25 Gépkocsiba épített lpg - üzem 35 Cng-dízel légszelep 36 18

26 Cng-dízel üzemben az adagoló kiegészítése 37 Cng szabályozó szelep 38 19

27 Köszönöm a figyelmet! VÉGE 39 20