BENZÍN II.
Napsal: 19 dub 2013, 22:17
Prakticky od začátku prodeje vysokooktanových paliv v síti čerpacích stanic tu byla otázka zda deklarované navýšení výkonu motoru je skutečně pravda. Kolotoč debat na diskuzích je neustále roztáčen jak táborem přívrženců tak táborem odpůrců těchto „kouzelných paliv“. Nebylo tedy nic jednoduššího než těmito palivy nakrmit pár motorek na brzdě, shell jsem do toho s vervou.
V krátkosti o palivech
Benzín je směs uhlovodíků získávaných z ropy s rozsahem teploty varu 30-220°C. Před vynálezem spalovacího motoru to byl odpad pálený v primitivních „rafinériích, kde se z ropy získával parafín do lamp a mazivo na stroje. V dnešní době se jedná o komoditu se spotřebou 10 miliard litrů ročně. Jednoduchou destilací lze získat jen pár procent benzínu z objemu a to ještě nevalných parametrů. Benzíny v polovině 20.stol. měly oktanové číslo kolem 50. Vývoj motorů nutil chemiky ke zlepšování technologie zpracování ropy a zlepšování tak parametrů benzínu s lepší vytěžitelností. Šikovným krokem se zdálo přidávání tetraetylolova (TEO), které jednak zvyšovalo oktanové číslo paliva a mělo též dobrý vliv na tehdejší litinová sedla ventilů, která byla olovem mazána. Velký rozvoj dopravy rychle ovlivnil negativně kvalitu ovzduší a nová opatření zavedení katalyzátorů vyřadila TEO ze hry, protože se olovem zanáší aktivní vrstva katalyzátoru, ten přestává plnit svoji funkci a po delší době dochází i k jeho mechanickému poškození (zanesení).
Benzín i jiná uhlovodíková paliva jsou popsány především těmito základními parametry:
Oktanové číslo-udává odolnost paliva proti detonačnímu hoření. Palivo s vyšším oktanovým číslem má vyšší aktivační energii čili k samovolnému vznícení dojde při vyšší teplotě. Zvýšení OČ na požadovanou hodnotu se provádí příměsí uhlovodíků éterického původu. Metody určení OČ jsou prakticky dvě, přičemž u nás se uvádí hodnoty z tzv. výzkumné metody RON. Při tomto určení se zkouší vzorek paliva ve speciálním motoru s proměnným kompresním poměrem. Při určité hodnotě kompresního poměru dojde k detonaci a hledá se vhodný poměr laboratorně namíchaného paliva (izo-oktan a n-heptan) s „nastavitelným“ OČ a hledá se takový poměr, kdy motor bude klepat stejně jak se zkušebním vzorkem.
Oktanový nárok motoru vyjadřuje, jaké palivo (s ohledem na OČ) musí být minimálně použito, aby nedocházelo k detonačnímu hoření.
Závisí na těchto faktorech:
kompresní poměr
předstih zážehu
vrtání
chlazení motorů
otáčky motoru
těsnost kroužků
teplota motoru
bohatost směsi
tlak, teplota, vlhkost
Oktanový nárok se zvýší např. doplněním motoru o přeplňování. Tento zásah s sebou přináší pár nutných změn a záleží na úpravci pro kterou, a v jakém rozsahu, se rozhodne – snížení kompresního poměru, změna předstihu, chlazení plnícího vzduchu, použití paliva s vyšším OČ. Na fotce je vidět prohořelý píst z Bandita vlivem detonačního hoření u přeplňovaného motoru.
Některé moderní motory jsou vybaveny snímačem klepání, který má za úkol identifikovat detonační hoření a řídící jednotka zasáhne snížením předstihu. Motor tak neustále jede na hranici detonačního hoření, kdy má maximální výkon a maximální využití paliva.
Směšovací poměr- různá paliva mají různý směšovací poměr Pro běžné užití nás zajímá především benzín, který má ideální směšovací poměr 14,7kg vzduchu na 1kg paliva. Pro různé provozní stavy je výhodný jiný směšovací poměr. Směšovací poměr je nastaven v řídící jednotce vstřikování nebo velikostí trysek v karburátoru. Hoření je oxidační proces vyžadující přítomnost kyslíku a změnou poměru od optimálního klesá výkon motoru. Určité speciální benzíny pro závodní účely obsahují vázaný kyslík a mají tak jiný směšovací poměr.
Výhřevnost paliva- udává kolik energie se uvolní při ideálním spálení 1kg paliva. Větší výhřevnost teoreticky znamená vyšší tlak na píst=vyšší kroutící moment=vyšší výkon. Výhřevnost benzínů prodávaných u čerpacích stanic je pro všechny stejná. Výhřevnost společně se směšovacím poměrem udává možný výkon z paliva. Např. nitrometan má výhřevnost 3,8×menší než benzín, ale jeho směšovací poměr je 8,5×vyšší. Teoreticky při jedné expanzi se uvolní 2,4× více energie a tím je možný výkon až 780HP na litrový objem motoru.
oktanové číslo výhřevnost [MJ/kg] A/F poměr
benzín (N95) 95 42,7 14,7
metanol 136 19,9 6,5
etanol 129 26,8 9,0
nitrometan 11,3 1,7
Test
Na test paliv byly vybrány dvě výrazně odlišné motorky. GSX-R 1100 z roku 1991 s najetými 400km a určeným palivem N95 a K1200S z roku 2006 s najetými 150km a určeným palivem N98.
Suzuki GSX-R 1100 BMW K1200S
objem motoru 1100 ccm 1200 ccm
kompr.poměr 10:1 13:1
řízení spalování karburátor 38mm FI s Knock senzorem
Testy probíhaly u obou motocyklů následovně:
Ohřev motocyklu na N95, změření výkonu na N95, vypuštění paliva z karburátorů/nádrže a nalití paliva Shell V-Power Racing, 1minuta na volnoběh, 2 jízdy po sobě přičemž výsledky se braly z druhé jízdy, kdy motor jel 100% na čisté druhé palivo. Stejná výměna paliva byla i u 3.paliva Benzina Verva 100. U všech jízd zapnutý chladící ventilátor na zkušebně, hlídání stejné teploty motoru u zkoušek na různá paliva, větraná místnost z důvodu stejné kvality vzduchu pro všechny zkoušky.
Suzuki GSX-R 1100 BMW K1200S
Natural 95 141,78 HP 100,0% 152,08 HP 100,0%
V-Power Racing 139,79 HP 98,6% 153,14 HP 100,7%
Verva 100 140,72 HP 99,3% 154,82 HP 101,8%
Obě paliva jsou nabízena pro sportovní charakter jízdy a použití jak v motocyklu tak v autě. Jako hlavní rozdíl (přímo v názvu) je uváděno vyšší oktanové číslo, které samo o sobě nemá vliv na výkon motoru. Pro využití vyššího OČ by musel být motor upraven (např. vyšší kompresní poměr, nebo přeplňování). Další zmiňovanou diferencí oproti běžnému palivu N95 jsou uvedena aditiva čistící motor, zlepšující těsnost motoru. Čistící schopnost nebyla u nás testována a její výsledky jsem našel uvedeny pouze od prodávajících firem, kde nemusí být dodržena 100% objektivita. Na druhou stranu čistící schopnost paliva není nic nemožného. Naměřené jednoprocentní rozdíly mohou být způsobeny chybou měření, jinak prohřátým spalovacím prostorem, atd.
Na běžném sériovém motocyklu nedojde tedy ke znatelnému navýšení výkonu a rozhodnutí je na každém uživateli. Motor je z továrny vyroben na palivo N95 (výjimky na N98) a stárnutím jeho oktanový nárok klesá. Ve skutečnosti ani nový motor vyrobený na N95 nebude detonovat při palivu s OČ 94. Paliva Natural 95 prodávaných v ČR nemají OČ nižší než 95. To platí samozřejmě pro většinu čerpaček a mohou se vyskytnout prodejci s podivnou kvalitou paliva, proto bych doporučil kupovat benzín jen u větších čerpaček, kde se palivo dostatečně rychle obměňuje.
E85 – brzká budoucnost
Na některých čerpacích stanicích se začíná objevovat palivo E85 složené z 85% z etanolu (líh) a 15% benzínu. Etanol má OČ 129 což by samo o sobě nevadilo, ale má jiný směšovací poměr než benzín a tak není možné toto palivo čerpat do motoru nastaveného na benzín. Běžný benzín může obsahovat v dnešní době pár procent lihu, ale tento poměr neovlivní znatelně chod motoru.
V krátkosti o palivech
Benzín je směs uhlovodíků získávaných z ropy s rozsahem teploty varu 30-220°C. Před vynálezem spalovacího motoru to byl odpad pálený v primitivních „rafinériích, kde se z ropy získával parafín do lamp a mazivo na stroje. V dnešní době se jedná o komoditu se spotřebou 10 miliard litrů ročně. Jednoduchou destilací lze získat jen pár procent benzínu z objemu a to ještě nevalných parametrů. Benzíny v polovině 20.stol. měly oktanové číslo kolem 50. Vývoj motorů nutil chemiky ke zlepšování technologie zpracování ropy a zlepšování tak parametrů benzínu s lepší vytěžitelností. Šikovným krokem se zdálo přidávání tetraetylolova (TEO), které jednak zvyšovalo oktanové číslo paliva a mělo též dobrý vliv na tehdejší litinová sedla ventilů, která byla olovem mazána. Velký rozvoj dopravy rychle ovlivnil negativně kvalitu ovzduší a nová opatření zavedení katalyzátorů vyřadila TEO ze hry, protože se olovem zanáší aktivní vrstva katalyzátoru, ten přestává plnit svoji funkci a po delší době dochází i k jeho mechanickému poškození (zanesení).
Benzín i jiná uhlovodíková paliva jsou popsány především těmito základními parametry:
Oktanové číslo-udává odolnost paliva proti detonačnímu hoření. Palivo s vyšším oktanovým číslem má vyšší aktivační energii čili k samovolnému vznícení dojde při vyšší teplotě. Zvýšení OČ na požadovanou hodnotu se provádí příměsí uhlovodíků éterického původu. Metody určení OČ jsou prakticky dvě, přičemž u nás se uvádí hodnoty z tzv. výzkumné metody RON. Při tomto určení se zkouší vzorek paliva ve speciálním motoru s proměnným kompresním poměrem. Při určité hodnotě kompresního poměru dojde k detonaci a hledá se vhodný poměr laboratorně namíchaného paliva (izo-oktan a n-heptan) s „nastavitelným“ OČ a hledá se takový poměr, kdy motor bude klepat stejně jak se zkušebním vzorkem.
Oktanový nárok motoru vyjadřuje, jaké palivo (s ohledem na OČ) musí být minimálně použito, aby nedocházelo k detonačnímu hoření.
Závisí na těchto faktorech:
kompresní poměr
předstih zážehu
vrtání
chlazení motorů
otáčky motoru
těsnost kroužků
teplota motoru
bohatost směsi
tlak, teplota, vlhkost
Oktanový nárok se zvýší např. doplněním motoru o přeplňování. Tento zásah s sebou přináší pár nutných změn a záleží na úpravci pro kterou, a v jakém rozsahu, se rozhodne – snížení kompresního poměru, změna předstihu, chlazení plnícího vzduchu, použití paliva s vyšším OČ. Na fotce je vidět prohořelý píst z Bandita vlivem detonačního hoření u přeplňovaného motoru.
Některé moderní motory jsou vybaveny snímačem klepání, který má za úkol identifikovat detonační hoření a řídící jednotka zasáhne snížením předstihu. Motor tak neustále jede na hranici detonačního hoření, kdy má maximální výkon a maximální využití paliva.
Směšovací poměr- různá paliva mají různý směšovací poměr Pro běžné užití nás zajímá především benzín, který má ideální směšovací poměr 14,7kg vzduchu na 1kg paliva. Pro různé provozní stavy je výhodný jiný směšovací poměr. Směšovací poměr je nastaven v řídící jednotce vstřikování nebo velikostí trysek v karburátoru. Hoření je oxidační proces vyžadující přítomnost kyslíku a změnou poměru od optimálního klesá výkon motoru. Určité speciální benzíny pro závodní účely obsahují vázaný kyslík a mají tak jiný směšovací poměr.
Výhřevnost paliva- udává kolik energie se uvolní při ideálním spálení 1kg paliva. Větší výhřevnost teoreticky znamená vyšší tlak na píst=vyšší kroutící moment=vyšší výkon. Výhřevnost benzínů prodávaných u čerpacích stanic je pro všechny stejná. Výhřevnost společně se směšovacím poměrem udává možný výkon z paliva. Např. nitrometan má výhřevnost 3,8×menší než benzín, ale jeho směšovací poměr je 8,5×vyšší. Teoreticky při jedné expanzi se uvolní 2,4× více energie a tím je možný výkon až 780HP na litrový objem motoru.
oktanové číslo výhřevnost [MJ/kg] A/F poměr
benzín (N95) 95 42,7 14,7
metanol 136 19,9 6,5
etanol 129 26,8 9,0
nitrometan 11,3 1,7
Test
Na test paliv byly vybrány dvě výrazně odlišné motorky. GSX-R 1100 z roku 1991 s najetými 400km a určeným palivem N95 a K1200S z roku 2006 s najetými 150km a určeným palivem N98.
Suzuki GSX-R 1100 BMW K1200S
objem motoru 1100 ccm 1200 ccm
kompr.poměr 10:1 13:1
řízení spalování karburátor 38mm FI s Knock senzorem
Testy probíhaly u obou motocyklů následovně:
Ohřev motocyklu na N95, změření výkonu na N95, vypuštění paliva z karburátorů/nádrže a nalití paliva Shell V-Power Racing, 1minuta na volnoběh, 2 jízdy po sobě přičemž výsledky se braly z druhé jízdy, kdy motor jel 100% na čisté druhé palivo. Stejná výměna paliva byla i u 3.paliva Benzina Verva 100. U všech jízd zapnutý chladící ventilátor na zkušebně, hlídání stejné teploty motoru u zkoušek na různá paliva, větraná místnost z důvodu stejné kvality vzduchu pro všechny zkoušky.
Suzuki GSX-R 1100 BMW K1200S
Natural 95 141,78 HP 100,0% 152,08 HP 100,0%
V-Power Racing 139,79 HP 98,6% 153,14 HP 100,7%
Verva 100 140,72 HP 99,3% 154,82 HP 101,8%
Obě paliva jsou nabízena pro sportovní charakter jízdy a použití jak v motocyklu tak v autě. Jako hlavní rozdíl (přímo v názvu) je uváděno vyšší oktanové číslo, které samo o sobě nemá vliv na výkon motoru. Pro využití vyššího OČ by musel být motor upraven (např. vyšší kompresní poměr, nebo přeplňování). Další zmiňovanou diferencí oproti běžnému palivu N95 jsou uvedena aditiva čistící motor, zlepšující těsnost motoru. Čistící schopnost nebyla u nás testována a její výsledky jsem našel uvedeny pouze od prodávajících firem, kde nemusí být dodržena 100% objektivita. Na druhou stranu čistící schopnost paliva není nic nemožného. Naměřené jednoprocentní rozdíly mohou být způsobeny chybou měření, jinak prohřátým spalovacím prostorem, atd.
Na běžném sériovém motocyklu nedojde tedy ke znatelnému navýšení výkonu a rozhodnutí je na každém uživateli. Motor je z továrny vyroben na palivo N95 (výjimky na N98) a stárnutím jeho oktanový nárok klesá. Ve skutečnosti ani nový motor vyrobený na N95 nebude detonovat při palivu s OČ 94. Paliva Natural 95 prodávaných v ČR nemají OČ nižší než 95. To platí samozřejmě pro většinu čerpaček a mohou se vyskytnout prodejci s podivnou kvalitou paliva, proto bych doporučil kupovat benzín jen u větších čerpaček, kde se palivo dostatečně rychle obměňuje.
E85 – brzká budoucnost
Na některých čerpacích stanicích se začíná objevovat palivo E85 složené z 85% z etanolu (líh) a 15% benzínu. Etanol má OČ 129 což by samo o sobě nevadilo, ale má jiný směšovací poměr než benzín a tak není možné toto palivo čerpat do motoru nastaveného na benzín. Běžný benzín může obsahovat v dnešní době pár procent lihu, ale tento poměr neovlivní znatelně chod motoru.