Sprit fürs Auto - mach es selbst
Einer der vielversprechendsten Kraftstoffe für Kraftfahrzeuge ist derzeit Methylalkohol.
Methylalkohol (Methanol) ist eine farblose brennbare Flüssigkeit mit einem schwachen alkoholischen Geruch, Gefrierpunkt -98 ° C, Siedepunkt + 65 ° C. Gut mischbar mit Wasser. Wie alle Alkohole besitzt es eine hohe Detonationsfestigkeit, die Oktanzahl von Methanol beträgt 114,4 Einheiten. Zum Vergleich: Die Oktanzahl von Ethanol (Wein, Ethylalkohol) beträgt 111,4 Einheiten.
Von allen Antiklopfkomponenten von Benzin ist Methanol das wirksamste Additiv zur Reduzierung der CO-, CH- und NOx-Emissionen. Methanol kann auch als eigenständiger Autokraftstoff verwendet werden, in diesem Fall hat Methanol gewisse Vorteile.
Methanol ist ein "sauberer" Verbrennungskraftstoff, er hat bessere Kraftstoffeigenschaften als Benzin, wodurch bei seiner Verwendung die Effizienz von Verbrennungsmotoren steigt. Moderne Ottomotoren können gut mit Methanol betrieben werden, während die technischen Eigenschaften von der Motor wird verbessert.
Dies sind in erster Linie: hohe Detonationsfestigkeit, absolutes Fehlen von schwefelhaltiger Korrosion des Motors und Emissionen von Schwefel und Ruß im Abgas, minimale Kohlenstoffbildung im Motor, 50% weniger Giftigkeit der Verbrennungsprodukte, Effizienzsteigerung durch Innenkühlung und erhöhtes Verdichtungsverhältnis; hoher Zylinderfüllungsgrad ein brennbares Gemisch (im Vergleich zu Benzin erreicht die Leistungssteigerung bei der Arbeit mit Methanol 10%) usw. Diese Vorteile von Methanol haben dazu geführt, dass es seit langem als Kraftstoff in Rennwagen und Flugzeugmodellen, Sportmotorrädern eingesetzt wird, wo kompakte und dennoch leistungsstarke Motoren gefragt sind. Viele Forschungsinstitute halten ihn für den Treibstoff der Zukunft.
Methanol hat jedoch auch Nachteile. Wasserfreies Methanol mischt sich in jedem Verhältnis gut mit Benzin, aber wenn Feuchtigkeit in den Kraftstofftank eindringt, schichtet sich der Kraftstoff und es werden zwei nicht mischbare Flüssigkeiten im Tank erhalten; um diesen Grund zu beseitigen, ist es ratsam, den Tank durch einen Filtertrockner zu ergänzen oder zu installieren ein separater Tank mit einer Kraftstoffleitung.
Ein weiterer Nachteil von Methanol ist seine geringere Flüchtigkeit als Benzin, was das Starten des Motors bei Kälte erschwert. Um den Kaltstart zu verbessern, ist es notwendig, das Startvolumen des kalten Kraftstoffs (meistens elektrisch) zu erwärmen oder den Motor mit Benzin zu starten. Die Verbrennung von Methanol erfordert halb so viel Luft wie für Benzin, daher muss bei der Arbeit mit reinem Methanol der Vergaser eines Ottomotors nachgestellt werden.
Eine negative Eigenschaft von Methanol ist seine Toxizität, obwohl viele Chemiker, Flugzeugmodellierer und Rennfahrer, die seit Jahrzehnten (natürlich unter Einhaltung der Sicherheits- und Hygienevorschriften) ohne Folgen für die eigene Gesundheit damit umgehen, es nicht als eine besonders giftige Substanz und vermuten, dass ihre Gefahr durch die Tendenz des russischen Volkes, alles zu konsumieren, was nach Alkohol riecht und mit blauer Flamme brennt, absichtlich überhöht wird. Viele in Automobilen eingesetzte Stoffe sind Methanol in puncto Gefährlichkeit überlegen. In Bezug auf die Toxizität ist Methanol der Flüssigkeit, die im Kühlsystem (tödliche Dosis von Ethylenglykol beträgt etwa 100 ml) und Batterieelektrolyt verwendet wird, unterlegen. Gefährlicher als Methanol ist Tetraethylblei, das in großen Mengen durch Benzinabgase emittiert wird, dessen maximal zulässige Konzentration (MPC) in der Luft 0,005 mg / m3 beträgt, während die MPC für Methanol 5 mg / m3 beträgt. In einem schlecht belüfteten Raum bei laufendem Auto kann eine Person an einer Vergiftung durch Motorabgase sterben, die tödliches Kohlenmonoxid (CO, Kohlenmonoxid, Blutgift) und Stickoxide enthalten.
Bei der Arbeit mit Methanol verbieten die Hygienevorschriften: Polieren von Methanol; Herstellung von Produkten (Mastika, Nitrolacke, Klebstoffe usw.), die im täglichen Leben verwendet und in das Vertriebsnetz abgegeben werden, einschließlich Methanol; die Verwendung von Methanol zum Zünden von Heizgeräten; die Verwendung von Methanol als Lösungsmittel. Die Verwendung von Methanol als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren ist nicht durch Hygienevorschriften verboten.
Beim Umgang mit Methanol ist jedoch Vorsicht geboten. Nach der Gefahrenklasse der chemischen Stoffe wird Methanol als mäßig gefährlich eingestuft. Ohne rechtzeitige medizinische Versorgung beträgt die tödliche Dosis von 100 % Methanol bei oraler Einnahme 100-150 ml. Bei geringerer Dosierung von Methanol ist eine Erblindung durch Schädigung des Sehnervs möglich.
In deutlich geringerem Maße sind diese Nachteile bei Benzin-Methanol-Gemischen vorhanden.
In den Vereinigten Staaten wird jetzt der Kraftstoff M-85 verwendet, der 85 % Methanol und 15 % Benzin und in kleineren Mengen reines Methanol enthält.
Inzwischen gibt es staatliche Methanolprogramme in Japan, China, Europa, den Vereinigten Staaten und einigen anderen Ländern.
In Russland wird das Fehlen eines staatlichen Programms zur flächendeckenden Verwendung von Methanol als Kraftstoff dadurch erschwert, dass zusätzliche Methanolanlagen gebaut werden müssen, um den Parkplatz des Landes auf Methanol umzustellen Er betreibt Ölraffinerien und verfügt über bedeutende Ölreserven.
Gleichzeitig ist die Herstellung von Methanol auch unter handwerklichen Bedingungen möglich, durch die Art der Herstellung von hausgemachtem Ethylalkohol (Mondschein).
Methanol kann aus Kohlendioxid oder anderen organischen Stoffen hergestellt werden: Kohle, Holz, landwirtschaftliche Abfälle usw. Die einfachste Methode ist jedoch die Gewinnung von Methanol aus Erdgas (Netz-)Gas. Gleichzeitige Zufuhr von Kohlendioxid (oder Kohlendioxid, dessen Formel CO2 ist. Verwechseln Sie CO2 nicht mit CO, Kohlenmonoxid. CO ist ein giftiges Gas, und CO2 ist ungiftig, Kohlendioxid ist zum Trinken kohlensäurehaltig Getränke) und Erdgas reduziert den Erdgasverbrauch und erhöht die Methanolausbeute ... Es ist möglich, eine kombinierte Methanol-Kohlendioxid-Anlage zu verwenden, in diesem Fall ergänzen sich diese beiden Produktionen. Die Methanolanlage wird mit Kohlendioxid aus der CO2-Produktion versorgt und zur Verbrennung aus der Methanolanlage abgeführtes minderwertiges Abgas wird der Kohlendioxidanlage zur Gewinnung von Kohlendioxid zugeführt.
Die wichtigsten Wirkstoffe bei der Umwandlung von Erdgas zu Methanol sind Katalysatoren.
Vereinfacht gesagt besteht die Technologie zur Herstellung von Methanol darin, Erdgas von Katalysatorgiften zu reinigen, dann das gereinigte Erdgas durch katalytische Reaktionen sequentiell in Zwischenprodukte und dann in die gewünschte Art von Endprodukt umzuwandeln.
Neben der Herstellung von Mondschein benötigen Sie Wasser zum Kühlen der Spule und ein Stromnetz für den Betrieb eines kleinen Kompressors.
Jegliche Gasaustritte, Gerüche und Dämpfe bei der Herstellung von Methanol sind absolut ausgeschlossen und da der Prozess mit der Herstellung einer brennbaren, giftigen Flüssigkeit verbunden ist, müssen die Arbeiten in einem belüfteten Nichtwohnbereich unter Einhaltung aller Brandschutzbestimmungen durchgeführt werden und Hygienevorschriften.
Die Produktivität der Apparatur (Liter/Stunde) hängt von der Masse der zur Verarbeitung zugeführten Rohstoffe und der Menge der am Prozess beteiligten Katalysatoren ab. Die Methanolausbeute beträgt 0,6-0,7 Liter aus 1 m3 Erdgas. Bei erhöhten Anforderungen an die Reinheit von Methanol kann dessen Reinigung von Feuchtigkeit und Verunreinigungen durch Durchleiten des Produkts durch einen zusätzlichen Filter erfolgen.
Die Abmessungen der Anlage hängen von ihrer Produktivität ab. Wenn Methanol in einer Menge von 1-2 Kanistern pro Tag aufgenommen wird, kann die Anlage auf den Tisch gestellt werden.
Die Installation erfordert keine knappen Teile, Materialien und keine besonderen Kenntnisse, sie kann in jeder Garage durchgeführt werden.
Die Nutzung des eigenen Methanols als Kraftstoff ist eine kostengünstige Möglichkeit, Verbrennungsmotoren zu betanken.
Um den Verbrennungsprozess des Kraftstoffs so weit wie möglich zu optimieren, ist es möglich, zusätzliche Geräte in das Verbrennungsmotor-Kraftstoffsystem einzubauen (Vorrichtungen zum Mischen und Homogenisieren des Kraftstoffgemisches, Gaserzeugung von Methanol usw.), dies ist jedoch nicht jedermanns Sache .
In Fällen, in denen die Toxizität von Methanol von Bedeutung ist, kann auch Ethanol (Ethylalkohol), das ebenfalls aus Erdgas gewonnen wird, als Kraftstoff für Fahrzeuge verwendet werden. Ethanol behält die Vorteile von Methanol für den Motor, aber die Kosten für die Herstellung von Ethanol und die Ausrüstung für seine Herstellung sind doppelt so hoch wie bei der Methanolherstellung.
Synthetisches Benzin kann aus organischen Stoffen gewonnen werden. Durch katalytische Reaktionen kann auch Benzin aus Erdgas gewonnen werden. Die Oktanzahl des resultierenden Benzins beträgt bis zu 95 Einheiten. Bei der Verwendung von synthetischem Benzin müssen keine Änderungen am Kraftstoffsystem eines Autos vorgenommen werden, die Qualität des Motorbetriebs verschlechtert sich nicht und der Motorverschleiß nimmt nicht zu, aber der Prozess der Benzingewinnung und die Installation selbst zur Herstellung von Benzin ist aufwendiger und teurer als die Gewinnung von Methanol. Die Benzinleistung beträgt 0,3 Liter aus 1 m3 Erdgas.
Die Wahl der verwendeten Kraftstoffsorte obliegt allein dem Fahrzeughalter.
Anlagen und Katalysatoren zur Brennstoffgewinnung können nicht nur aus Erdgas, sondern auch aus Holz- und Pflanzenabfällen, Tiermist und Vogelkot hergestellt werden.
Eine weitere Möglichkeit zur handwerklichen Herstellung von Treibstoff ist die Herstellung von Methan. Im Gegensatz zu vielen brennbaren Gasen verflüssigt sich Methan auch bei hohen Drücken nicht und befindet sich in Flaschen oder in einem Gasnetz in gasförmigem Zustand.
Fast 100 % Methan (mit einem geringen Anteil an untergereinigten Verunreinigungen) ist Erdgas, das in Wohnungsküchen verwendet wird. Als Kraftstoff für Autos ist Methan (nicht zu verwechseln mit den Flüssiggasen Propan und Butan, die auch als Autokraftstoff weit verbreitet sind) sowohl in Russland als auch im Ausland seit langem weit verbreitet.
Methan ist ein kalorienreicher Kraftstoff. In Bezug auf den Heizwert übertrifft 1 kg Methan 1 kg Benzin um das 1,2-fache, Flüssiggas um das 1,6-fache. Und dem Volumen nach ist der Heizwert von 1 m3 gasförmigem Methan 1,29-mal höher als 1 Liter Benzin und fast 1,8-mal höher als 1 Liter Flüssiggas. Das Methan hat eine Oktanzahl von 110 und ist damit für den Einsatz in Motoren mit hohem Verdichtungsverhältnis geeignet. Methan ist ungiftig und geruchlos (zur Geruchserkennung wird speziell ein stark riechendes Gas, Ethylmercaptan, das einen starken unangenehmen Geruch hat, hinzugefügt). Im Gegensatz zu Flüssiggas (Propan-Butan) sammelt es sich nicht im Fahrgastraum oder Kofferraum eines Autos, da es 1,8-mal leichter als Luft ist. Die Abgase eines Methanmotors sind umweltfreundlich, enthalten nur Wasserdampf und ungiftiges CO2. Vor der Überholung übersteigt die Laufleistung des Methanmotors die Laufleistung des Benzinmotors. Mit einer leichten Änderung des Verbrennungsmotors kann auch ein Dieselmotor mit Methan betrieben werden. Das Betanken eines Autos mit Methan ist viel billiger als das Betanken mit Benzin. Viele Autos sind bereits mit Flüssiggas-Ausrüstung (LPG) für den Betrieb mit Flüssiggas ausgestattet, die Hinzufügung einer Hochdruckflasche mit einem Reduzierstück zu Flüssiggas ermöglicht die Verwendung dieses Fahrzeugs für den Betrieb mit Methan.
Die Unannehmlichkeiten beim Betanken eines Autos mit Methan liegen vor allem darin, dass es in Russland noch nicht viele Methantankstellen gibt und diese sich hauptsächlich in Großstädten befinden. Im Ausland und in den GUS-Staaten ist es bereits erlaubt, Autos aus dem Heimatnetz von Erdgas zu betanken, in Russland haben Gasdienste dies jedoch noch nicht genehmigt.
Für Bewohner kleiner Städte und Dörfer mit privaten Hinterhöfen besteht der Ausweg darin, kleine Biogasanlagen zu Hause zu verwenden. In Biogasanlagen kann Biogas aus allen Haushaltsabfällen erzeugt werden: Mist, Geflügelkot, Tops, Blätter, Stroh, Pflanzenstängel und andere organische Abfälle eines einzelnen Betriebes. Biogas ist der chemischen Zusammensetzung nach ein Gasgemisch, das hauptsächlich aus Methan (bis zu 75 %) und Kohlendioxid besteht. Eine einfache Biogasanlage ist leicht selbst zu bauen, deren Beschreibungen sind zahlreich im Internet. Biogas ist ein brennbares Gas und kann als Brennstoff verwendet werden. Zur Steigerung des Heizwertes empfiehlt es sich, die Biogasanlage durch eine Kohlendioxidanlage zu ergänzen, die es ermöglicht, das Biogas in gereinigtes Methan und CO2 aufzuspalten und die entstehenden Gase bestimmungsgemäß zu nutzen.
Derselbe Hochdruckkompressor kann zum Befüllen der Flaschen mit Methan oder CO2 verwendet werden. Bei der Verwendung eines Kompressors zum Betanken eines Autos mit Methan ist es wirtschaftlich rentabler, einen Kompressor mit geringer Leistung zu kaufen, da er viel geringere Kosten verursacht und weniger Anforderungen an das Hausstromnetz stellt. Ein für den Dauerbetrieb eingeschalteter Kompressor mit einer Leistung von 1-2 m3/h (entspricht dem Verbrauch von Erdgas in einem Heizkessel in einem Privathaus) sorgt dafür, dass eine in einem Auto verbaute Flasche mit Methan gefüllt wird. Um das Betanken des Autos mit Gas zu beschleunigen, empfiehlt es sich, den Kompressor an eine Batterie bestehend aus mehreren Sauerstoff-, Kohlendioxid- oder Methanflaschen anzuschließen, aus denen die Flasche im Auto befüllt wird.
Der Stromverbrauch zum Befüllen der Flasche mit komprimiertem Methan hängt vom Endgasdruck in der Flasche ab. Bei einem Fülldruck von 200 atm. Der Stromverbrauch beträgt ca. 0,5 kWh pro 1 m3 eingespeistem Gas.
Der Betriebskompressor muss sich in einem belüfteten Raum befinden, die Zylinderbank muss sich unter einer Überdachung befinden.
Aus Sicherheitsgründen müssen Zylinder sowohl beim Tanken als auch im Auto regelmäßig mit erhöhtem Druck getestet werden. Zu diesem Zweck wird eine hydraulische Prüfung von Zylindern mit Wasser verwendet, wobei der Druck von einem Gerät, das aus einem Zylinder mit einem Kolben besteht, zugeführt wird. Die hydraulische Prüfung für Stahlgusszylinder wird bei einem Druck vom 1,5-fachen des Betriebsdrucks durchgeführt. Die Haltezeit unter Druck beträgt nicht weniger als 10 Minuten. Überprüfen Sie während des Tests den Zylinder durch sorgfältige Untersuchung auf das Auftreten von nassen Stellen in seinem Körper. Das Fehlen von nassen Stellen auf der Flasche bei Prüfung mit erhöhtem Druck bedeutet, dass der Flaschenkörper keine Mikrorisse aufweist und den Besitzer vor Flaschenbruch während des weiteren Betriebs schützt.
Methylalkohol könnte ein umweltfreundlicherer Kraftstoff werden. In diesem Bereich gibt es bereits Präzedenzfälle.
Also Anfang der 90er. In Stockholm wurde ein Experiment durchgeführt, um diese Art von Kraftstoff im öffentlichen Verkehr zu testen. Die Anschaffungskosten von Methanol sind niedriger als die von Benzin, und es erfordert nur minimale Nachjustierungen von Benzinmotoren (es wird durch ein katalytisches Verfahren aus Erdgas hergestellt). Dieser Kraftstofftyp könnte aus wirtschaftlicher Sicht als sehr vielversprechend angesehen werden. Der ökologische Effekt seiner Anwendung muss geklärt werden, obwohl während des Experiments in Stockholm ein Rückgang der Brutto-Schadstoffemissionen um fast das Fünffache beobachtet wurde.
Ein wesentliches Hindernis für die weit verbreitete Verwendung von Methanol in Russland ist die hohe Hygroskopizität von Methanol und Schwierigkeiten beim Starten des Motors in der kalten Jahreszeit. Kritiker von Methanol argumentieren, dass bei der Umwandlung von Erdgas in Methanol die gleiche Menge Kohlendioxid freigesetzt wird wie bei der Verbrennung von Benzin.
Die Technologie von Autokraftwerken mit Methanol ist bekannt und entwickelt. Der erste weit verbreitete Methanolkraftstoff ist M85-Benzin (eine Mischung aus 85 % Methanol und 15 % Benzin). Reines Methanol bereitet beim Kaltstart des Motors Probleme, daher werden 15 % Benzin hinzugefügt, um die Kraftstoffflüchtigkeit und das Startverhalten zu erhöhen. Kraftstoff M-85 hat eine Oktanzahl von 100 (für Benzin - 87-95). Die höhere Oktanzahl sorgt für eine sanftere Verbrennung bei einem höheren Verdichtungsverhältnis als bei Vergasermotoren (Klopfbasen). Das höhere Verdichtungsverhältnis führt zu einem effizienten Motordesign, bei dem die Leistungsaufnahme optimiert werden kann. Nicht umsonst wird seit einigen Jahren reines Methanol mit der Oktanzahl -PO in Rennwagen eingesetzt. Methanol bietet auch eine höhere Flammenfrontgeschwindigkeit als Benzin, was die Motordrehzahl erhöht und die Motoreffizienz verbessert.
Darüber hinaus ermöglicht Methanol mit seiner höheren Verdampfungstemperatur eine schnellere Abkühlung des Motors, sodass ein herkömmlicher flüssigkeitsgekühlter Kühler durch einen luftgekühlten Kühler ersetzt werden kann, was Gewicht spart.
Sauerstoffhaltige Additive zu Benzin können als Zwischenglied bei der Lösung des Problems des Kraftstoffersatzes angesehen werden. Sie reduzieren zwar den Heizwert des Kraftstoffs etwas, werden jedoch durch eine Erhöhung der Oktanzahl und eine Verringerung der Schadstoffemissionen in die Umwelt ausgeglichen. Zu diesen Additiven zählen Methanol (Methylalkohol CH3OH) und Methyl-tert-butylether (MTBE - CH3OS (CH3) 3). Aufgrund der Einführung von sauerstoffhaltigen Additiven in den Vereinigten Staaten ging der Absatz von Bleibenzin von 45 % im Jahr 1983 auf 5 % im Jahr 1990 zurück.
In jedem modernen Auto können Sie unverändert eine Mischung aus 90 % Benzin und 10 % Methylalkohol verwenden - das sogenannte Gasohol, das qualitativ hochwertigem bleihaltigem Benzin mit geringeren Schadstoffemissionen in nichts nachsteht.
Ethanol. Kraftstoff, der durch Fermentation verschiedener Pflanzen gewonnen wird. Aufgrund der relativ hohen Kosten und Vorteile anderer alternativer Kraftstoffe ist es unwahrscheinlich, dass Ethanol in Zukunft weit verbreitet ist.
Ethanol hat wie Methanol eine hohe Oktanzahl und kann zur Verbesserung der Motorleistung verwendet werden.
Ethanol wird in den Vereinigten Staaten in den letzten 10 Jahren häufig verwendet und wird als 10 %iger Zusatzstoff in Benzin verwendet. Brasilien verwendet Ethanol aus Zuckerrohr. Es ist als B-100 bekannt und benötigt einige Benzinzusätze, wenn es in kälteren Klimazonen als Brasilien verwendet wird.
In Zukunft kann Ethanol aus Wasser hergestellt werden, wenn die Technologie bezahlbar ist.
Die weltweite Kraftstoffkrise, durch die die Preise für Benzin und Diesel stark gestiegen sind, lässt wieder über andere Energiequellen für Fahrzeuge nachdenken. Eine gute Alternative zu herkömmlichem Kraftstoff ist Alkohol. Wozu ist ein solcher Ersatz gut und was kann getan werden, damit ein Automotor daran arbeiten kann?
Alkohol hat gegenüber Ölkraftstoff eine Reihe von Vorteilen, und nur die hohen Kosten, die geringe Wärmeübertragung, die hohe Hygroskopizität und der hohe Gehalt an Aldehyden verhindern seine weit verbreitete Verwendung als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren. Und die Vorteile von Alkohol sind wie folgt.
| Hohe Antiklopfeigenschaften (Oktanzahl - mehr als 100). Die Einführung von Ethanol in Benzin erhöht die Oktanzahl. Je 3 % Ethanol, die mit Benzin gemischt werden, erhöht die Oktanzahl des Kraftstoffs um durchschnittlich 1 Einheit. Das heißt, Alkohol kann als Kraftstoffadditiv mit hoher Oktanzahl verwendet werden. Es erhöht auch die Detonationsfestigkeit des Kraftstoffs, da die Selbstentzündungstemperatur von reinem Benzin 290 ° C beträgt und seine Mischung mit Ethanol 425 ° C beträgt. | |
| Der Verdampfungsprozess beginnt im Saugrohr und endet im Zylinder während des Verdichtungstaktes und sorgt für eine Kühlung der Motorteile - Kolben und Ventile - und eine vollständigere Füllung der Zylinder mit frischer Ladung (Kompressoreffekt mit 5% Leistungssteigerung) ). | |
| Zuverlässige Zündung durch einen elektrischen Funken mit erheblichen Änderungen der Zusammensetzung des brennbaren Gemisches (der Brennbarkeitsbereich für das Luftüberschussverhältnis für Alkohol beträgt ca. 0,4 ... 1,7). | |
| Die Effizienz eines mit reinem Alkohol betriebenen Motors ist höher als bei Verwendung von Benzin. | |
| Geringere Toxizität der Abgase. | |
| Geringe Brandgefahr. |
ICE-Anpassung
Es gibt zwei Möglichkeiten, Alkohol als Kraftstoff für Automotoren zu verwenden - mit teilweisem (bis zu 20%) und mit vollständigem Ersatz von Benzin und Dieselkraftstoff. Hohe Antiklopfeigenschaften bestimmen den überwiegenden Einsatz von Alkohol in Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung. Ein Standardmotor muss nicht verändert werden, um mit einem Benzin/Alkohol-Gemisch betrieben zu werden.
Bei AvtoVAZ wurde AI-95-Benzin mit einem Ethanolgehalt von 10 % auf Toxizität, Kraftstoffverbrauch und Fahrdynamik getestet, ohne den Motor neu einzustellen. Es wurde festgestellt, dass die Zugabe von 10 % Alkohol zu Benzin zu einer Erschöpfung des Luft-Kraftstoff-Gemisches führt und die Fahreigenschaften des Autos in fast allen Fahrmodi unwesentlich verschlechtert. Bei Umstellung auf AI-95E mit 10 % Ethanolanteil ist eine Vergasernachstellung erforderlich.
Nach den Ergebnissen der Prüfstandstests von AvtoVAZ führt die Verwendung von AI-95E-Benzin mit einem Alkoholgehalt von 5% nicht zu einer Verschlechterung der Fahrzeugleistung und erfordert keine Änderung der anfänglichen Motoreinstellungen.
Um jedoch mit reinem Alkohol zu arbeiten, ist eine Erhöhung des Fassungsvermögens des Kraftstofftanks und des Verdichtungsverhältnisses auf 12-14 Einheiten erforderlich. (um die Klopffestigkeit des Kraftstoffs voll auszunutzen) und Neueinstellung des Vergasers oder Neuprogrammierung der Einspritzmotor-ECU. Das brennbare Gemisch muss leicht angereichert sein: Für die Verbrennung von 1 kg Alkohol werden 9 kg Luft und für die Verbrennung von 1 kg Benzin 14,93 kg benötigt.
Niedriger Druck gesättigter Dämpfe und hohe Verdampfungswärme von Alkohol machen es fast unmöglich, Benzinmotoren auch bei Umgebungstemperaturen unter + 10 ° C zu starten. Zur Verbesserung der Starteigenschaften werden dem Alkohol 4 - 6% Isopentan (С5Н12) bzw. Zum gleichen Zweck sind Alkoholmotoren mit speziellen Starterheizungen ausgestattet. Bei instabilem Motorbetrieb bei erhöhter Last (aufgrund schlechter Alkoholverdampfung) erfolgt eine zusätzliche Erwärmung des Kraftstoffgemisches z. B. durch Abgase.
Diesel und Alkohol
Es ist viel schwieriger, einen Dieselmotor für die Verbrennung von Alkohol in seinen Zylindern anzupassen. Die TU Wien führte experimentelle Untersuchungen an einem 4-Zylinder-Traktor-Dieselmotor aus Steyr durch.
Aufgrund der geringen Cetanzahl von Ethanol wurde der Motor zusätzlich mit einer elektronischen Zündanlage ausgestattet und der Zylinderkopf für die Aufnahme von Zündkerzen neu konstruiert. Außerdem wurde die geometrische Form des Brennraums im Kolbenboden geändert, eine neue Hochdruck-Kraftstoffpumpe, Injektoren und eine Hochleistungs-Kraftstoffpumpe verbaut. Untersuchungen haben gezeigt, dass Diesel mit Ethanol betrieben wird und praktisch rauchfrei ist. Im Vergleich zum Dieselbetrieb werden die NOx-Emissionen durch niedrigere Temperaturen aufgrund der erhöhten Verdampfungswärme von Ethanol reduziert. Die CO-Emissionen sind die gleichen wie bei einem Benzin-Verbrennungsmotor, die CH-Emissionen sind relativ hoch, können aber durch den Einsatz eines einfachen Oxidationskonverters drastisch reduziert werden. Beim Umstieg auf Dieselkraftstoff ist der Rauch- und Kraftstoffverbrauch des umgebauten Dieselmotors viel höher als zunächst. Der volumetrische Verbrauch von Ethanol ist aufgrund der geringeren Verbrennungswärme fast 2 mal höher als der von Dieselkraftstoff und der spezifische Minderverbrauch ist nur geringfügig höher.
Der Motor kann nicht nur von Automobilherstellern, sondern auch von spezialisierten Firmen aufgerüstet werden. In den Vereinigten Staaten werden beispielsweise Benzin- und Dieselmotoren von Jasper Engines and Transmissions für den Betrieb mit alternativen Kraftstoffen umgerüstet. Motoren werden von 8-Zylinder-V-Form auf Reihen-6- und 4-Zylinder umgebaut. Nach der Umrüstung können die Motoren mit Methanol, Ethanol, komprimierten und verflüssigten Erdgasen betrieben werden.
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| Kraftstoff Alkohol | |
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| Eigenschaften des Arbeitsprozesses eines Dieselmotors beim Betrieb mit einer Mischung aus Dieselkraftstoff mit Ethanol und beim Betrieb mit reinem Dieselkraftstoff |
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Vorbereitet von Yuri Gerasimchuk
Foto von Sergey Kuzmich
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Vergleich der physikalisch-chemischen Eigenschaften von Methanol und Benzin
Methanol als Kraftstoff hat eine hohe Oktanzahl und eine geringe Brandgefahr. Derzeit ist diese Art von Kraftstoff in den Vereinigten Staaten am weitesten verbreitet. Hier werden seit vielen Jahren die gängigsten Marken M-85 (85% Mischung mit Benzin) sowie M-100 (reines Methanol) hergestellt.
Die Verwendung von Methanol als Kraftstoff in unserem Land hat seit den Tagen von L.A. Kastandov, der speziell für die Untersuchung dieses Problems ein unabhängiges Institut "GosNIImetanolproekt" geschaffen hat. Bei der Verwendung von Methanol als Kraftstoff treten jedoch eine Reihe technischer Probleme auf, die mit erheblichen Unterschieden in den Eigenschaften von Methanol und Benzinen verbunden sind.
Die Verbrennungswärme von Methanol ist 2,24 mal geringer als die von Benzin. Methanol hat eine höhere latente Verdampfungswärme, einen niedrigen Dampfdruck, einen niedrigen Siedepunkt, eine erhöhte Hygroskopizität und eine erhöhte Neigung zur Bildung azeotroper Gemische mit einigen Benzinbestandteilen sowie eine erhöhte Neigung zur Verbrennung.
Darüber hinaus ist Methanol gegenüber Metallen und einigen Kunststoffen stark korrosiv. Methanoldämpfe sind giftiger als Benzindämpfe und führen beim Verschlucken zu schweren Vergiftungen, Erblindung und sogar zum Tod.
So erfordert die Verwendung von reinem Methanol als Kraftstoff (Kraftstoff M-100) für Verbrennungsmotoren einen erheblichen Umbau des Fahrzeugmotors und eine sorgfältige Handhabung.
Zu den positiven Eigenschaften von Methanol zählen seine hohe Detonationsfestigkeit und höhere Verbrennungsraten von Luft-Kraftstoff-Gemischen. Gleichzeitig reduziert die geringe Verbrennungswärme die Leistungsindikatoren des Motors nicht, da ihr bestimmender Faktor nicht die Verbrennungswärme des Kraftstoffs ist, sondern die Verbrennungswärme einer Masseneinheit des kraftstoffbildenden Gemischs, die in Methanol-Luft-Gemischen 3-5% höher ist als in Benzinen. Dazu ist 2,3 mal mehr Methanol erforderlich.
Die hohe Verdampfungswärme von Methanol (3,66 mal höher als die von Benzin) wirkt sich qualitativ auf die Gemischbildung aus. Diese Tatsache ist zunächst einmal der Grund für die schlechtesten Starteigenschaften eines kalten Motors bei niedrigen Temperaturen. Andererseits führt diese Eigenschaft des Methanols zu einer Verringerung der thermischen Belastung von Motorteilen und einer Erhöhung des Füllgewichts der Zylinder mit einer Frischladung, was zu einer Erhöhung der Motorleistung beiträgt.
Unter anderem ist bei Verwendung von Methanol die Luftbelastung deutlich geringer, die Kohlenstoffbildung an den Arbeitsflächen des Brennraums und eine geringere Verkokung der Teile der Zylinder-Kolben-Gruppe sind geringer.
Die Höhe der Schadstoffemissionen bei der Verwendung von Benzin als Kraftstoff, M-85 und M-100
Emissionen, mg / km | Benzin | M85 | M100 |
| ∑ Kohlenwasserstoffe (THC) | 161,59 | 111,87 | 124,30 |
| CO | 733,37 | 683,65 | 870,11 |
| NOx | 490,99 | 379,12 | 285,89 |
| Benzol | 7,79 | 4,38 | 0,32 |
| Toluol | 33,66 | 8,66 | 2,11 |
| 1-3 Butadien | 0,19-0,50 | 0,44 | 2,05 |
| Formaldehyd | 4,78 | 13,87 | 21,76 |
| Acetaldehyd | 0,94 | 10,02 | 0,27 |
Damit Methanol als Kraftstoff genutzt werden kann, müssen seine Preise erschwinglich sein. Derzeit erleben die Inlands- und Weltmärkte extrem hohe Preise für Methanol. Dies trägt nicht zu einer weiten Verbreitung in diesem Bereich bei.
Die nach dieser Beschreibung erhaltene Flüssigkeit ist Methanol (Methylalkohol). Als Lösungsmittel und als hochoktaniger Zusatz zu Kraftstoff wird reines Methanol sowie Benzin mit der höchsten Oktanzahl (Oktanzahl 150) verwendet. Dies ist das gleiche Benzin, das zum Befüllen der Tanks von Rennmotorrädern und -autos verwendet wird. Wie ausländische Studien zeigen, hält ein mit Methanol betriebener Motor um ein Vielfaches länger als mit herkömmlichem Benzin, seine Leistung steigt um 20 % (bei konstantem Hubraum). Die Abgase eines mit diesem Kraftstoff betriebenen Motors sind umweltfreundlich und Schadstoffe sind bei Giftigkeitstests praktisch nicht vorhanden.
Eine kleine Vorrichtung zur Gewinnung dieses Kraftstoffs ist leicht herzustellen, erfordert keine speziellen Kenntnisse und knappe Teile und ist im Betrieb störungsfrei. Seine Leistung hängt von verschiedenen Gründen ab, einschließlich der Größe. Das Gerät, auf dessen Diagramm und Beschreibung wir Sie aufmerksam machen, liefert bei D = 75 mm drei Liter fertigen Kraftstoff pro Stunde, hat ein Gewicht von etwa 20 kg und die Abmessungen sind ungefähr: 20 cm Höhe, 50 cm lang und 30 cm breit.
Achtung: Methanol ist ein starkes Gift. Es ist eine farblose Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von 65 ° C, riecht ähnlich wie gewöhnlicher Trinkalkohol und mischt sich in jeder Hinsicht mit Wasser und vielen organischen Flüssigkeiten. Denken Sie daran, dass 30 Milliliter getrunkenes Methanol tödlich sind!
Das Funktionsprinzip und die Funktionsweise des Geräts:
Leitungswasser wird an den "Wassereinlauf" (15) angeschlossen und wird beim Weitergehen in zwei Ströme geteilt: ein Strom durch den Hahn (14) und das Loch (C) tritt in den Mischer (1) ein und der andere fließt durch der Hahn (4) und das Loch (G) führt zum Kühlschrank (3), durch den Wasser strömt, das das Synthesegas und das Benzinkondensat kühlt, durch das Loch (Yu).
An die Leitung „Gaseingang“ (16) wird heimisches Erdgas angeschlossen. Ferner tritt das Gas durch das Loch (B) in den Mischer (1) ein, in dem es mit Wasserdampf vermischt auf dem Brenner (12) auf eine Temperatur von 100 - 120 °C erhitzt wird. Dann tritt aus dem Mischer (1) durch das Loch (D) das erhitzte Gemisch aus Gas und Wasserdampf durch das Loch (B) in den Reaktor (2) ein. Reaktor (2) ist mit Katalysator Nr. 1 gefüllt, bestehend aus 25 % Nickel und 75 % Aluminium (in Form von Spänen oder in Körnern, Industriequalität GIAL-16). Im Reaktor entsteht unter dem Einfluss einer Temperatur von 500°C und höher Synthesegas, das durch Erhitzen mit einem Brenner (13) gewonnen wird. Anschließend gelangt das erhitzte Synthesegas durch die Öffnung (E) in den Kühlschrank (H), wo es auf eine Temperatur von 30-40 °C oder darunter abgekühlt werden muss. Anschließend verlässt das abgekühlte Synthesegas den Kühlschrank durch die Öffnung (I) und gelangt durch die Öffnung (M) in den Kompressor (5), der als Kompressor von jedem Haushaltskühlschrank verwendet werden kann. Dann verlässt komprimiertes Synthesegas mit einem Druck von 5-50 durch das Loch (H) den Kompressor und tritt durch das Loch (O) in den Reaktor (6) ein. Der Reaktor (6) ist mit Katalysator Nr. 2 gefüllt, der aus 80% Kupfer- und 20% Zinkspänen besteht (Zusammensetzung der Firma "ICI", Marke in Russland SNM-1). In diesem Reaktor, der wichtigste Einheit der Apparatur, wird Synthesebenzindampf erzeugt. Die Temperatur im Reaktor sollte 270°C nicht überschreiten, die durch ein Thermometer (7) kontrolliert und durch einen Hahn (4) reguliert werden kann. Es ist wünschenswert, die Temperatur im Bereich von 200-250°C oder sogar darunter zu halten. Dann verlassen Benzindämpfe und nicht umgesetztes Synthesegas den Reaktor (6) durch das Loch (P) und gelangen durch das Loch (L) in den Kühlschrank (H), wo die Benzindämpfe kondensieren und den Kühlschrank durch das Loch (K) verlassen. Weiterhin treten das Kondensat und nicht umgesetztes Synthesegas durch das Loch (Y) in den Kondensator (8) ein, wo sich fertiges Benzin ansammelt, das den Kondensator durch das Loch (P) und den Hahn (9) in einen Behälter verlässt.
Die Bohrung (T) im Kondensator (8) dient zum Einbau eines Manometers (10), das zur Überwachung des Drucks im Kondensator erforderlich ist. Sie wird im Bereich von 5-10 Atmosphären oder mehr hauptsächlich durch einen Hahn (11) und teilweise einen Hahn (9) gehalten. Die Bohrung (X) und der Hahn (11) werden benötigt, um das unreagierte Synthesegas aus dem Kondensator abzulassen, das durch die Bohrung (A) zum Mischer (1) zurückgeführt wird. Der Hahn (9) ist so eingestellt, dass immer reines Flüssigbenzin ohne Gas austritt. Es ist besser, wenn der Benzinstand im Kondensator steigt als sinkt. Der optimalste Fall ist jedoch, wenn der Benzinstand konstant ist (was durch das eingebaute Glas oder eine andere Methode kontrolliert werden kann). Der Hahn (14) ist so eingestellt, dass kein / Wasser / im Benzin ist und im Mischer eher weniger Dampf entsteht als mehr.
Gerät starten:
Gaszugang ist geöffnet, Wasser (14) ist noch geschlossen, Brenner (12), (13) arbeiten. Der Hahn (4) ist ganz geöffnet, der Kompressor (5) ist eingeschaltet, der Hahn (9) ist geschlossen, der Hahn (11) ist ganz geöffnet.
Dann wird der Hahn (14) des Wasserzugangs leicht geöffnet und der Hahn (11) wird verwendet, um den erforderlichen Druck im Kondensator zu regulieren, indem er mit einem Manometer (10) kontrolliert wird. Aber auf keinen Fall den Hahn (11) ganz schließen !!! Dann wird nach fünf Minuten die Temperatur im Reaktor (6) mit dem Ventil (14) auf 200-250°C gebracht. Dann wird der Hahn (9) leicht geöffnet, aus dem ein Benzinstrom kommen soll. Wenn es die ganze Zeit andauert - den Hahn leicht öffnen, wenn Benzin mit Gas vermischt wird - den Hahn leicht öffnen (14). Im Allgemeinen gilt: Je mehr Leistung Sie das Gerät abstimmen, desto besser. Sie können den Wassergehalt von Benzin (Methanol) mit einem Alkoholmesser überprüfen. Die Dichte von Methanol beträgt 793 kg / m3.
Diese Vorrichtung besteht vorzugsweise aus Edelstahl oder Eisen. Alle Teile sind aus Rohren, Kupferrohre können als dünne Verbindungsrohre verwendet werden. Im Kühlschrank muss das Verhältnis X: Y = 4 beibehalten werden, dh wenn beispielsweise X + Y = 300 mm ist, sollte X 240 mm bzw. Y 60 mm betragen. 240/60 = 4. Je mehr Schlaufen auf beiden Seiten in den Kühlschrank passen, desto besser. Alle Hähne werden von Gasschweißbrennern verwendet. Anstelle der Hähne (9) und (11) können auch Druckminderer aus Haushaltsgasflaschen oder Kapillarrohre aus Haushaltskühlschränken verwendet werden. Mischer (1) und Reaktor (2) werden horizontal beheizt (siehe Zeichnung).