Badania właściwości benzyny o zwiększonej zawartości alkoholi

Transkrypt

1 AMBROZIK Andrzej 1 AMBROZIK Tomasz 2 KURCZYŃSKI Dariusz 3 ŁAGOWSKI Piotr 4 Badania właściwości benzyny o zwiększonej zawartości alkoholi WSTĘP Paliwom do zasilania tłokowych silników spalinowych stawiane są coraz bardziej rygorystyczne wymagania. Powodem tego mogą być wahania cen oleju napędowego i benzyny, rosnącej świadomości ekologicznej, a przede wszystkim niedobór ropy naftowej. Stawiane wymagania paliwom silnikowym mają na celu ograniczenie ich szkodliwego oddziaływania na środowisko naturalne. Jednym z bardzo waŝnych działań związanych z ograniczaniem wpływu transportu na środowisko jest ograniczanie emisji dwutlenku węgla, z którym wiąŝe się pogłębianie efektu cieplarnianego w atmosferze ziemskiej i zmiany klimatu. MoŜliwe sposoby ograniczania tego wpływu to zmniejszenie zuŝycia paliw węglowodorowych, wzrost zastosowania w transporcie paliw odnawialnych i takich które powodują mniejszą emisję szkodliwych składników spalin. Silniki o zapłonie iskrowym moŝna zasilać paliwami, które przede wszystkim będą charakteryzowały się duŝą odpornością na spalanie stukowe, będą łatwo tworzyć mieszankę paliwowo - powietrzną spalającą się w sposób całkowity i zupełny. Takimi paliwami są paliwa gazowe takie jak skroplony gaz LPG, gaz ziemny oraz alkohole i etery. W Polsce najczęściej jako dodatek do paliw stosuje się alkohole: etanol i metanol. Alkohole te charakteryzują się wysoką liczbą oktanową, a ich zastosowanie poprawia właściwości antydetonacyjne benzyny. Wzrost zastosowania paliw odnawialnych w transporcie jest jednych z celów polityki ekologicznej Unii Europejskiej. Wzrost ich udziału w paliwie konwencjonalnym wymaga jednak przystosowania silników do zasilania takimi paliwami. 1. PALIWA KONWENCJONALNE DO ZASILANIA SILNIKÓW O ZAPŁONIE ISKROWYM Konwencjonalnymi paliwami stosowanymi do zasilania tłokowych silników spalinowych o zapłonie iskrowym są benzyny. Benzyna jest mieszaniną węglowodorów o temperaturze wrzenia w zakresie od 30 do 215 C [1, 14]. W skład benzyn wchodzą węglowodory aromatyczne, naftenowe, parafinowe oraz ich pochodne. Są to węglowodory o łańcuchach prostych i rozgałęzionych, pierścieniowe oraz nasycone i nienasycone [2]. Ze względu na konieczność uzyskania paliwa o duŝej odporności na spalanie stukowe korzystna jest duŝa zawartość w benzynie węglowodorów izoparafinowych i aromatycznych otrzymywanych w procesie reformingu. W skład benzyn wchodzą równieŝ węglowodory nienasycone, zazwyczaj są to olefiny. Ich obecność w benzynie nie jest jednak korzystna gdyŝ przyczynia się do tworzenia Ŝywic i skrócenia okresu przechowywania benzyny [5]. Benzyny bez dodatków są zazwyczaj bezbarwnymi cieczami. Skład typowej benzyny samochodowej odbiega od składu produktów otrzymywanych w poszczególnych procesach technologicznych. Produkt końcowy, jakim jest paliwo do silników o zapłonie iskrowym, musi być komponowany z róŝnych frakcji przeróbki ropy naftowej. Podstawowymi komponentami benzyny samochodowej są frakcje z destylacji pierwotnej ropy naftowej, reformowania katalitycznego 1 Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Machine Design, Department of Automotive Vehicles and Transportation; Kielce, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7. Phone ; silspal@tu.kielce.pl 2 Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Machine Design, Department of Automotive Vehicles and Transportation; Kielce, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7. Phone ; tambrozik@tu.kielce.pl 3 Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Machine Design, Department of Automotive Vehicles and Transportation; Kielce, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7. Phone ; kdarek@tu.kielce.pl 4 Kielce University of Technology, Faculty of Mechatronics and Machine Design, Department of Automotive Vehicles and Transportation; Kielce, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7. Phone ; p.lagowski@tu.kielce.pl 53

2 i krakowania katalitycznego. Poprawę właściwości eksploatacyjnych benzyn uzyskuje się poprzez wprowadzenie do nich specjalnych dodatków. Są to substancje dodawane w niewielkich ilościach modyfikujące właściwości produktu finalnego. Do benzyn silnikowych wprowadza się następujące rodzaje dodatków: detergencyjno - dyspergujące, inhibitory utleniania, inhibitory korozji, stabilizatory, barwniki i znaczniki zapachowe oraz deaktywatory metali [4]. W celu poprawy odporności benzyn na spalanie stukowe i własności ekologicznych wprowadza się do ich składu organiczne związki tlenowe, głównie alkohole i etery. Ich ilość w benzynie zwykle przekracza 1% i są one traktowane jako składnik paliwa, a nie dodatek. Wymagania stawiane współczesnym paliwom zwłaszcza dotyczące ich oddziaływania na środowisko wymuszają następujące kierunki rozwoju współczesnych benzyn stosowanych do zasilania silników o zapłonie iskrowym [4, 10, 15]: zmniejszenie zawartości siarki, ograniczenie zawartości węglowodorów aromatycznych, zmniejszenie zawartości benzenu, zmniejszenie zawartości węglowodorów olefinowych, ograniczenie zawartości cięŝszych węglowodorów, zmniejszenie ciśnienia pręŝności par, zwiększenie zawartości związków tlenowych, wprowadzenie nowej generacji dodatków myjących. 2. PALIWA ALTERNATYWNE DO ZASILANIA SILNIKÓW O ZAPŁONIE ISKROWYM Nieodnawialne zasoby ropy naftowej, ograniczony dostęp do jej zasobów, wzrost zapotrzebowania na energię w transporcie, szkodliwe oddziaływanie przemysłu paliwowego oraz eksploatacji silników na środowisko to podstawowe argumenty wymuszające poszukiwanie paliw alternatywnych do zasilania tłokowych silników spalinowych stosowanych powszechnie w transporcie [3]. Właściwości silników o zapłonie iskrowym są bardziej sprzyjające dla zastosowania paliw alternatywnych niŝ w przypadku silników o zapłonie samoczynnym. Paliwa alternatywne które moŝna stosować do zasilania silników o zapłonie iskrowym to paliwa ciekła takie jak: alkohole i etery oraz paliwa gazowe: mieszanina gazów propan-butan (LPG), gaz ziemny (CNG, LNG), biogaz jak równieŝ wodór. Wszystkie z wymienionych paliw w mniejszym lub większym stopniu są juŝ stosowane do zasilania silników ZI lub jak w przypadku wodoru trwają intensywne prace nad jego wykorzystaniem do zasilania silników. Alkohole stosowane są jako domieszki do paliwa konwencjonalnego w celu poprawy jego własności antydetonacyjnych. Najczęściej wykorzystywanymi alkoholami w przemyśle paliwowym, ze względu na ich właściwości oraz technologie i koszty produkcji, są: metanol i etanol. Metanol jest alkoholem otrzymywanym z gazu ziemnego oraz z innych surowców zawierających węgiel w tym równieŝ odpadów organicznych [4, 7]. Nie jest stosowany jako samoistne paliwo do zasilania silników spalinowych. Charakteryzuje się duŝą odporność na spalanie detonacyjne. Nie miesza się z benzyną, więc aby uzyskać stabilną mieszaniną naleŝy wprowadzić dodatki zapobiegające rozwarstwianiu. Drugim alkoholem stosowanym jako dodatek do benzyn jest Etanol. Jest on najczęściej produkowanym biopaliwem na Świecie. Produkowany moŝe być z roślin zawierających cukier, skrobie i celulozę [11]. Bioetanol ze względu na jego duŝą lotność, nadaje się bardzo dobrze do zasilania silników benzynowych. Norma europejska EN 228 dotycząca benzyny dopuszcza domieszkę bioetanolu do 5% objętości. Paliwami alternatywnymi, które znalazły duŝe zastosowanie do zasilania silników o zapłonie iskrowym są gazowe paliwa węglowodorowe. Paliwa te charakteryzują się korzystnymi właściwościami w zakresie ich zastosowania do silników o zapłonie iskrowym, a zwłaszcza duŝą odporność na spalanie detonacyjne, łatwość tworzenia mieszanek paliwowo-powietrznych, dzięki czemu szybko uzyskuje się mieszaniny jednorodne, duŝe szybkości spalania, bezdymne spalanie, szeroki temperaturowy zakres zapłonu mieszanek gazowo-powietrznych. Pozwala to na spalanie mieszanek bardzo ubogich [6]. Innym paliwem gazowym, którego podstawową zaletą jest jego odnawialność jest biogaz. Biogaz otrzymywani jest w procesie fermentacji lub gazyfikacji biomasy. 54

3 Do jego produkcji moŝe być wykorzystana biomasa z przemysłu rolniczego, odpady pochodzenia zwierzęcego, jak równieŝ organiczne odpady komunalne i przemysłowe. Przyszłościowym paliwem alternatywnym do zasilania silników moŝe być wodór. Wodór jako paliwo moŝe w przyszłości znaleźć szerokie zastosowanie gdyŝ jego zasoby są nieograniczone oraz jest odnawialnym paliwem ekologicznym. Charakteryzuje się między innymi łatwością tworzenia jednorodnej mieszanki paliwowo-powietrznej, szeroką granicą palności, małą energię potrzebną do zapłonu, duŝą szybkością spalania mieszanki [9, 12]. Produktami spalania wodoru jest para wodna oraz tlenki azotu, co wynika z wysokiej temperatury spalania. Warunkiem rozwoju zastosowania wodoru jako paliwa jest sposób pozyskiwania wodoru. Najlepszym rozwiązaniem byłoby otrzymywanie wodoru w procesie elektrolizy przy wykorzystaniu czystych źródeł energii, na przykład: słońca, wiatru, wody. 3. PALIWA WYBRANE DO BADAŃ Do badań właściwości fizyko-chemicznych paliw sporządzono dziewięć mieszanin, które porównano z właściwościami handlowej benzyny bezołowiowej Pb 95. Badania przeprowadzono dla następujących mieszanin paliwa węglowodorowego z alkoholami: 5% (V/V) etanolu + 95% (V/V) benzyny bezołowiowej oznaczono E10, 10% (V/V) etanolu + 90% (V/V) benzyny bezołowiowej oznaczono E15, 15% (V/V) etanolu + 85% (V/V) benzyny bezołowiowej oznaczono E20, 5% (V/V) metanolu + 95% (V/V) benzyny bezołowiowej oznaczono M5, 10% (V/V) metanolu + 90% (V/V) benzyny bezołowiowej oznaczono M10, 15% (V/V) metanolu + 85% (V/V) benzyny bezołowiowej oznaczono M15, 10% (V/V) etanolu + 15% (V/V) metanolu + 75% (V/V) benzyny bezołowiowej oznaczono E15M15, 20% (V/V) etanolu + 15% (V/V) metanolu + 65% (V/V) benzyny bezołowiowej oznaczono E25M15. Podstawowe właściwości fizykochemiczne handlowej benzyny bezołowiowej Pb95 przedstawiono w tabeli 1. Do sporządzenia w/w mieszanin uŝyto dwóch alkoholi: czystego metanolu i etanolu reatyfikowanego całkowicie skaŝonego następującymi substancjami: keton metylowo etylowy, izopropanol i benzoesan denatonium. Tab. 1. Podstawowe właściwości fizykochemiczne benzyny bezołowiowej Pb95. Parametr Jednostka PB95 Gęstość w temperaturze 15 C kg/m 3 726,3 PręŜność par kpa 87,3 Liczba oktanowa badawcza - 95,3 Liczba oktanowa motorowa - 85,3 Zawartość benzenu %, (V/V) 0,62 Zawartość tlenu %, (m/m) 2,44 Zawartość metanolu %, (V/V) poniŝej 0,17 Zawartość etanolu %, (V/V) 4,7 Zawartość ETBE %, (V/V) 4,0 4. APARATURA WYKORZYSTANA DO BADAŃ Badania przeprowadzono przy wykorzystaniu automatycznego analizatora paliw ERASPEC. Aparat ERASPEC jest wielofunkcyjnym analizatorem do analizy spektralnej i oceny własności paliw płynnych: olejów napędowych i benzyn. Analizator ten jest urządzeniem przenośnym, przystosowanym do pracy w terenie, pozwalającym na ocenę paliw w róŝnych warunkach. W skład aparatu ERASPEC przy uŝyciu którego wykonano badania wchodzi jednostka podstawowa zawierająca jednostkę elektroniczną i spektrometr FTIR przystosowany do pracy w zakresie mid-ftir oraz oprogramowanie sterujące pracą urządzenia. MoŜliwości pomiarowe aparatu zaleŝą od 55

4 modułów w jakie został wyposaŝony. Aparat stosowany w badaniach zawierał moduł do oznaczania własności oleju napędowego, moduł do pomiaru zawartości FAME w paliwie konwencjonalnym w zakresie od 0 do 40% (masowo), moduł do oznaczania własności benzyn oraz moduł do oznaczania benzenu w benzynie. Aparat ERASPEC działa na zasadzie analizy widma w zakresie mid-ftir o liczbie falowej mieszczącej się w zakresie od 630 do 4000 cm -1 [8]. Podstawowym elementem urządzenia jest interferometr przystosowany do pracy w trudnych warunkach. Pracą urządzenia steruje wbudowany komputer w wykonaniu przemysłowym. Aparat nie ma specjalnych wymagań w zakresie przygotowania próbek. Nie wymaga specjalnego programowania oraz pomiaru próbek referencyjnych. Po włączeniu nagrzewa się przez około 60 sekund. Po rozpoczęciu pomiarów próbka jest automatycznie podawana do aparatu. Równocześnie z napełnianiem włącza się źródło IR. Aparat przez kilka sekund stabilizuje źródło IR i detektor. Następnie rozpoczyna się badanie próbki, w czasie którego przeprowadzany jest pomiar spektrometryczny. Aparat znajduje widmo dla badanej próbki. Próbka usuwana jest z aparatu do zbiornika na zlewki, a układ pomiarowy przedmuchiwany jest powietrzem. Równocześnie z opróŝnianiem i przedmuchiwaniem widmo jest obliczane i analizowane, a następnie wyświetlane są wyniki pomiarów bezpośrednio na kolorowym ekranie dotykowym. Na ekranie tym wyświetlane są równieŝ widma pomiarowe badanych paliw. Istnieje moŝliwość porównywania widm IR róŝnych próbek paliwa bezpośrednio na ekranie aparatu. Wyniki zapisywane są w pamięci aparatu. Pomiar jest automatyczny i zajmuje około 60 sekund. Analizator paliw ERASPEC w przypadku badań właściwości benzyn umoŝliwia określenie 15 związków aromatycznych w tym benzenu, 9 związków tlenowych, alkoholi, eterów, olefin i di-olefin, ksylenów, związków nasyconych, gęstości, badawczej liczby oktanowej, motorowej liczby oktanowej, indeksu oktanowego, parametrów destylacji i punktów odparowania, pręŝność par RVP oraz indeksu właściwości jezdnych. 5. WYNIKI BADAŃ Na podstawie przeprowadzonych badań sporządzono widma absorpcyjne następujących paliw: handlowej benzyny bezołowiowej PB95 i mieszaniny E25, M15 i E25M15. Widma te przedstawiono na rysunkach 1 i 2. Rys. 1. Widmo absorpcyjne handlowej benzyny bezołowiowej Pb95 oznaczonej na wykresie kolorem niebieskim, mieszaniny E25 oznaczonej na wykresie kolorem zielonym i mieszaniny M15 oznaczonej na wykresie kolorem czerwonym. 56

5 Rys. 2. Widmo absorpcyjne handlowej benzyny bezołowiowej Pb95 oznaczonej na wykresie kolorem niebieskim i mieszaniny M15E25 oznaczonej na wykresie kolorem czarnym. W widmie zawartych jest bardzo duŝo róŝnych pasm absorpcyjnych. Znajdujące się w badanych substancjach róŝne grupy utrudniają ich identyfikację. Dla zakresu liczby falowej od cm -1 jest to obszar daktyloskopowy. Wygląd widma w tym zakresie zaleŝy od badanej substancji. Badaną substancję moŝna określić przez porównanie jej z widmem znanej substancji. Pasmo absorpcyjne pierścienia aromatycznego występuje w zakresie liczby falowej od cm - 1. Obecność wiązań N-H odpowiada szerokim pasmom w zakresie od cm -1. Obszar liczby falowej cm -1 odpowiada absorpcji wynikającej najczęściej z obecności w cząsteczce grup C-Cl. PołoŜenie silnych pasm rozciągających C-O zaleŝy od rzędowości alkoholu. W przypadku badanych paliw z dodatkiem etanolu i metanolu pasmo absorpcyjne występuje przy cm -1. Oznacza to, Ŝe dodatkiem do benzyny był alkohol I rzędowy. Pasma absorpcyjne grup metylowych i metylenowych odpowiadają liczbie falowej w zakresie cm -1. W tabeli 2 przedstawiono wyniki badań właściwości fizykochemicznych benzyny bezołowiowej PB 95 oraz jej mieszanin z alkoholami metylowym i etylowym, otrzymane za pomocą analizatora ERASPEC. 57

6 Tab. 2. Właściwości badanych paliw wyznaczone za pomocą analizatora paliw ERASPEC Właściwość Pb95 E10 E15 E20 Rodzaj paliwa E25 M5 M10 M15 E15M15 E25M15 Gęstość w temperaturze 15 C,g/cm 3 0,7254 0,7313 0,7371 0,7397 0,7436 0,7307 0,7337 0,7377 0,7435 0,7435 Zawartość benzenu, %, (V/V) 0,70 0,63 0,59 0,54 0,50 0,58 0,53 0,46 0,40 0,34 ETBE, %, (V/V) 4,13 3,98 3,92 3,64 3,48 4,06 3,94 3,73 3,16 2,97 Metanol, %, (V/V) ,27 9,74 14,5 14,3 13,2 Etanol, %, (V/V) 4,84 9,06 13,3 17,8 21,6 4,71 4,32 4,04 12,7 21,1 Zawartość tlenu, %, (m/m) 2,50 4,04 5,57 7,2 8,53 5,28 7,51 9,90 12,8 15,1 Związki tlenowe, %, (V/V) 8,97 13,0 17,2 21,5 25,1 14,0 18,0 22,3 30,2 37,2 Związki tlenowe, %, (m/m) 9,52 13,9 18,2 22,7 26,5 15,0 19,2 23,7 32,0 39,1 Ilość węglowodorów olefinowych, % (V/V) 13,5 12,6 12,7 10,4 9,8 14,5 19,0 17,3 9,6 8,1 Ilość węglowodorów aromatycznych, % (V/V) 26,8 26,2 26,0 22,0 20,3 21,9 20,6 18,3 17,2 16,9 Całkowita ilość węglowodorów aromatycznych, % (V/V) 22,4 22,1 20,7 19,0 17,7 20,5 19,5 19,0 16,1 14,2 Liczba oktanowa badawcza 95,8 96,3 96,3 97,1 97,4 96,6 95,7 95,6 96,6 97,8 Liczba oktanowa motorowa 85,6 85,8 85,3 85,7 85,8 86,1 85,2 85,3 85,6 86,1 Indeks oktanowy 90,7 91,1 90,6 91,4 91,6 91,3 90,5 90,4 91,1 91,9 Temperatura początku destylacji, C 36,0 38,5 38,2 39,6 39,7 34,8 28,6 26,3 33,0 35,9 Punkt destylacji, T10, C 46,0 49,7 46,0 44,6 44,4 47,3 44,2 41,7 36,8 37,2 Punkt destylacji, T50, C 84,3 69,7 63,0 56,2 51,9 74,4 67,5 62,2 50,0 40,2 Punkt destylacji, T90, C 152,7 146,1 149,4 143,6 143,4 152,0 145,4 145,1 151,9 144,1 Temperatura końca destylacji, C 186,5 182,5 181,6 179,8 177,0 184,3 175,1 171,7 175,1 171,2 PręŜność par, kpa 76,4 119,9 128,6 139,5 142,0 110,9 71,7 66,9 129,2 138,2 Indeks właściwości jezdnych, C 481,0 472,8 462,2 404,1 394,4 452,4 413,4 399,6 374,1 343,2 Z przeprowadzonych badań wynika, Ŝe w zimowej handlowej benzynie bezołowiowej Pb95 nie ma metanolu, natomiast zawartość etanolu wynosi 4,84%. Gęstość w temperaturze 15 C dla benzyny jest najmniejsza i wynosi 0,7254 g/cm 3. Po dodaniu do benzyny etanolu i metanolu gęstość wzrastała. Największą gęstość otrzymano dla mieszanin E15M15 i E25M15, która wynosi 0,7435 g/cm 3. Dodawany alkohol powodował zmniejszenie zawartości benzenu w benzynie, która wynosiła 0,70%. Najmniejszą zawartość benzenu uzyskano dla mieszaniny E25M15, która wynosiła 0,34%. Zawartość eteru etylowotertbutylowego dla benzyny miała największą wartość i wynosiła ona 4,13%. Zawartość tlenu w benzynie wynosiła 2,5%. Ze wzrostem udziału alkoholu w benzynie zawartość w niej tlenu wzrastała i dla mieszaniny E25M15 wynosiła 15,1%. Według normy PN-EN 228:2013 [13] zawartość tlenu nie moŝe przekraczać 2,7%. Największą całkowitą ilość węglowodorów aromatycznych otrzymano dla benzyny i wynosiła ona 22,4%. W celu zwiększenia liczby oktanowej benzyny naleŝy zwiększać w niej udział etanolu. Największa wartość badawczej liczby oktanowej wynosiła 97,8 i motorowej 86,1 otrzymano dla mieszaniny E25M15, czyli po dodaniu do benzyny 20% etanolu i 15% metanolu. Temperatura oddestylowania 10% objętości paliwa T10 jest istotna dla rozruchu silnika. Dla benzyny wynosiła ona 46 C, natomiast przy mieszaninie E25M15 wynosiła 37,2 C. Zbyt niska temperatura T10 moŝe wpływać na tworzenie się par w przewodach oraz powodować przerwy w dopływie paliwa. MoŜe to wynikać ze znacznego udziału lekkich frakcji paliwa. Temperatura oddestylowania 50% objętości paliwa T50 wpływa na własności eksploatacyjne silnika. Między innymi od niej zaleŝy czas osiągnięcia przez silnik właściwej temperatury pracy. Dla benzyny temperatura T50 wynosi 84,3 C, natomiast dla mieszaniny E25M15 temperatura ta zmalała ponad dwukrotnie i wynosiła 40,2 C. Temperatura oddestylowania 90% objętości paliwa T90 wpływa na przenikanie benzyny do oleju w skrzyni korbowej. Temperatura ta dla benzyny wynosiła 152,7 C, natomiast po dodaniu alkoholu temperatura nieznacznie spadła i osiągnęła najmniejszą wartość wynoszącą 143,4 C dla mieszaniny E25. W przypadku, gdy niewielka część benzyny będzie przedostawała się do oleju skrzyni korbowej moŝe powodować ona zmianę własności smarnych oleju, co z kolei przyczynia się do większego zuŝycia części silnika. Według normy PN-EN 228:2013 [13] pręŝność par powinna wynosić 60 90kPa. PręŜność par dla benzyny jest istotnym parametrem 58

7 oceny jej lotności. Zbyt wysoka pręŝność otrzymywana po dodaniu do benzyny etanolu wynosiła 119,9 142,0 kpa. PręŜność ta moŝe wpływać na zaburzenia procesu spalania i w konsekwencji moŝe spowodować zatrzymanie się silnika. WNIOSKI Na podstawie przeprowadzonej analizy wyników badań eksperymentalnych moŝna sformułować następujące wnioski: dodatek alkoholi do benzyny powoduje zmniejszenie zawartości w niej takich substancji jak: benzenu, eteru etylowobutylenowego ETBE i węglowodorów aromatycznych oraz jednoczesne zwiększenie zawartość tlenu i związków tlenowych, dodatki alkoholi zwiększały wartości takich właściwości paliw jak: badawczej i motorowej liczby oktanowej, indeksu oktanowego oraz indeksu właściwości jezdnych, wraz ze zwiększaniem dodatku etanolu do benzyny zmniejszała się zawartość węglowodorów olefinowych, zaś w przypadku metanolu jego dodatek powodował ich wzrost, pręŝność par zwiększała się wraz ze zwiększeniem zawartości etanolu i malała przy dodawaniu metanolu, dodatek etanolu powodował wzrost temperatury początku destylacji, natomiast metanol powodował obniŝenie tej temperatury, znaczny dodatek etanolu i metanolu do benzyny w całkowitej ilości alkoholu od 30 do 40%, V/V powodował zmniejszenie punktu destylacji T10, dodatek alkoholu do benzyny powodował zmniejszenie wartości temperatury końca destylacji oraz punktu destylacji T50 i T90. Streszczenie Paliwom stosowanym do zasilania tłokowych silników spalinowych stawiane są róŝne i coraz bardziej rygorystyczne wymagania. Wynikają one z konieczności ograniczania szkodliwego oddziaływania paliw na naturalne środowisko człowieka oraz wymogów związanych z emisją szkodliwych składników spalin z silników spalinowych. Aby silnik mógł spełniać te wymagania musi być zasilany paliwami o odpowiednim składzie i właściwościach. Elementy układów zasilania oraz urządzenia stosowane w układzie wydechowym do neutralizacji spalin w obecnie eksploatowanych silnikach wymagają stosowania paliw o określonej jakości. W artykule przedstawiono wyniki badań wybranych właściwości fizykochemicznych benzyny handlowej oraz benzyny z dodatkami alkoholi. Do przygotowania badanych paliw wykorzystano benzynę, metanol i etanol. Alkohole i inne związki tlenowe stosowane jako dodatki do benzyn zwiększają ich liczbę oktanową. Obecne obowiązujące normy ograniczają zawartość związków tlenowych w benzynach handlowych. Do badań właściwości fizykochemicznych paliw zastosowano analizator paliw ERASPEC. W artykule dokonano oceny porównawczej wpływu zwiększonej zawartości alkoholi w benzynie na jej właściwości fizykochemiczne. Investigations into the properties of petrol with increased content of alcohols Abstract Different, increasingly more stringent requirements are imposed on fuels used to power piston internal combustion engines. Those result from the necessity to reduce the harmful effects of fuels on the natural environment and also from the restrictions on the emissions of noxious components of the exhaust gas from internal combustion engines. To comply with the requirements, engines must be powered by fuels that have appropriate composition and properties. The components of the fuelling system and devices in the exhaust system that neutralize exhaust gases in currently operated engines make it necessary to use fuels of special quality. The paper presents the results of investigations into the selected physical and chemical properties of commercial petrol and petrol with alcohol additives. To make test fuels, petrol, methanol and ethanol were used. Alcohols and other oxygen compounds used as petrol additives increase their octane number. The currently binding standards limit the content of oxygenates in commercial petrols. ERASPEC fuel analyzer was employed to examine physical and chemical properties of the fuels. The paper contains a comparative assessment of the impact of increased alcohol content on petrol physical and chemical properties. 59

8 BIBLIOGRAFIA 1. Ambrozik A.: Analiza cykli pracy czterosuwowych silników spalinowych, Politechnika Świętokrzyska, Kielce Ambrozik A., Ambrozik T., Kurczyński D., Łagowski P., Trzensik E.: Cylinder Pressure Patterns in the SI Engine Fuelled by Methane and by Methane and Hydrogen Blends. Solid State Phenomena Vol. 210 (2014), Trans Tech Publications, pp Ambrozik A., Ambrozik T., Orliński S., Orliński P.: Wpływ mieszanin etanolu z olejem napędowym na emisję wybranych składników spalin, czasopismo Logistyka 3, s , Baczewski K., Kałdoński T.: Paliwa do silników o zapłonie iskrowym. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa Biernat K.: Samochodowe benzyny silnikowe. Paliwa, Oleje i Smary w Eksploatacji, nr 2/1992, s. 26, Demirbas A.: Hydrogen and boron as recent alternative motor fuels. Energy Sources, Volume 27, Number 8/June 2005, s Geitmann S.: Alternative Kraftstoffe. Hydrogeit Verlag, Oberkrämer Instrukcja uŝytkownika. ERASPEC w pełni automatyczny analizator paliw FTIR. 9. Majerczyk A., Taubert S.: Układy zasilania gazem propan-butan. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa Merkisz J., Kozak M.: Wymagania jakościowe stawiane benzynie przez nowe generacje silników o zapłonie iskrowym. (cz.1, cz. 2). Paliwa, Oleje i Smary w eksploatacji, nr 104/2002, s. 5 8; nr 105/2002, s Merkisz J., Pielecha I.: Alternatywne paliwa i układy napędowe pojazdów. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań Norbeck J. M., Heffel J. W., Durbin T. D., Tabbara B., Bowden J. M., Montano M. C.: Hydrogen fuel for Surface Transportation. Society of Automotive Engineers, Inc., U.S.A Norma PN EN 228:2013. Paliwa do pojazdów samochodowych. Benzyna bezołowiowa. Wymagania i metody badań. 14. Podniało A.: Paliwa oleje i smary w ekologicznej eksploatacji Poradnik. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa Samaras Z.: Emissions reduction via improvements in engines and fuels: the Tehran case. Journal of Urban Technology, Volume 6, Number 1/1999, s