2012.02.10.
19_1. Motorhajtóanyagok Fosszilis eredetű motorhajtóanyagok (benzin, gázolaj) Összeállította: Csöndes Géza Budapest, 2012 1
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
2012.02.10.
Feldolgozásuk eredménye lehet: - szén - kőolaj
~ szintetikus autó benzin ~ benzin
~ metán
- repülő benzin - autó benzin - reformált benzin (oxigenátok) - dízelolaj - nehéz gázolaj - lpg (liquefied petrol gasoline) - lng (liquefied natural gas) - cng (compressid natural gas) - dízel hajtás (tűzveszélyes)
~ elektromos áram
- elektromos hajtás
~ bio-gáz ~ hidrogén ~ hidrogén energia cella ~ ammónia ~ alkohol ~ alkohol
- gázmotorok hajtása - hidrogén üzemű motorok - elektromos hajtás
- növényi olaj
~ nyers növényi olaj ~ észterezett növényi olaj
- dízel hajtás - dízel hajtás
- oxigenátok
~ főleg alkohol eredetű
- ETBE - MTBE - TAME
~ gázolaj ~ földgáz
- napenergia - szél energia - geotermikus energia - atomenergia - bio-energia
- benzin motorok hajtására - dízel motorok hajtására
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 oC) alkotják a benzint, a 150 – 400 oC 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
2012.02.10.
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 ~ földgáz
- dízelolaj - nehéz gázolaj - 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 oC-ig (MSz szerint 70 oC-ig) kezdő frakció ~ 50 tf.% átdesztillál oC-ig (MSz szerint 100 oC-ig) közép frakció ~ 90 tf.% átdesztillál oC-ig (MSz szerint 180 oC-ig) vég frakció ~ végforrpont legfeljebb oC (MSz szerint 210 oC-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 Esz86), 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
2012.02.10.
-
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 oC 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
Oktánszám „kísérleti módszerrel” legalább Oktánszám „motormódszerrel” legalább Lepárlási próba: 10 tf.% átdesztillál, oC-ig legfeljebb 50 tf.% átdesztillál, oC-ig legfeljebb 90 tf.% átdesztillál, oC-ig legfeljebb oC-ig legfeljebb végforrpont, Desztillációs maradék tf.% legfeljebb Lepárlási veszteség tf.% legfeljebb Ólomtartalom gr/l benzin (hozzáadott ólom) Alkoholtartalom (ETBE, MTBE, TAME formában) tf.% Gőznyomás Hgmm, legfeljebb Elpárologtatási maradék mg/100 ml, legfeljebb Kéntartalom tf.% legfeljebb Aktív kénvegyület-tartalom Savasság mg/100 ml, legfeljebb Vízben oldható sav és lúgtartalom Mechanikai tisztátalanság és víztartalom Szín
Esz-92
Esz-98
92 85 65 115 180 205 1,5 3 0 5 600 5 0,05 mentes 3 mentes mentes kék
98 90 60 110 180 210 1,0 3 0 7 490 4 0,05 mentes 3 mentes mentes zöld
8
4
2012.02.10.
9
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 oC) 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
2012.02.10.
- 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 oC-ig (MSz szerint 200 oC-ig) kezdő frakció ~ 50 tf.% átdesztillál oC-ig (MSz szerint 280 oC-ig) közép frakció ~ 90 tf.% átdesztillál oC-ig (MSz szerint 340 oC-ig) felső frakció ~ 100 tf% átdesztillál oC-ig (MSz szerint 400 oC-ig) végfrakció ~ végforrpont legfeljebb oC (MSz szerint 400 oC-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 2005. 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.
Cetánszám, Cetánindex Zavarosodási pont CFPP Aromás tartalom Kéntartalom Lobbanáspont Conradzonszám Oxidhamu tartalom Víztartalom (ppm) Mechanikai szennyeződés Korróziós fokozat Oxidációs stabiltás Kinematikai viszkozitás
95 tf% átdesztillálási hőfok
legalább legalább legfeljebb oC legfeljebb oC legfeljebb tf% legfeljebb mg/kg legalább oC legfeljebb tf% legfeljebb tf% legfeljebb mg/kg legfeljebb mg/kg legfeljebb legfeljebb gr/m3/óra 40 oC-on mm2/sec 250 oC-on 350oC-on legfeljebb oC
Nyári 51 46 5 11 10 55 0,3 0,01 200 24 1b 20 2-4,5 65 85 360
Téli 51 46 -16 -20 11 10 55 0,3 0,01 200 24 1b 25 2-4,5 65 85 360
12
6
2012.02.10.
Köszönöm a figyelmet ! További jó munkát kívánok!
13
7
19_2. Motorhajtóanyagok Gázüzemű járművek üzemanyagai lpg - cng Összeállította: Csöndes Géza
Budapest, 2012 1
Lpg - üzem (Liquid petrol gasoline) felépítési sémája
2
1
Lpg - üzem porlasztóval szerelt motoron
3
Lpg - üzem töltő szelep
4
2
Lpg-üzem töltő szelep (jóváhagyó jel)
5
Jóváhagyó jelzések
Lpg E7 – 67R – 00.4428 Lpg E7 – 67R – 01.4428 Cng E7 – 110R – 00.2112 Lpg-üzem esetén: a - 00.-verzió érvényes 2003. január 1-ig, a - 01.-verzió érvényes 2003. január 1-től.
6
3
Hengeres és pótkerék alakú lpg tartály
7
Lpg tartály adattábla
8
4
Lpg tartály rögzítése teleszkóp-csövekkel
9
Lpg tartály rögzítése bölcsőben 30 mm széles, 2 mm vastag laposvasból hegesztéssel (egyedileg) Szilárdsági méretezésnél: előre 50 m/s2, hátra 30 m/s2, oldalirányban 20 – 20 m/s2 gyorsulással számolva, 4-szeres biztonsági tényező
10
5
Lpg multi-szelep
11
80 %-os töltéshatároló szelep
12
6
Miért kell a 80 %-os töltéshatárolás ? Tartály kint marad a napon, és hőmérséklete 0 C0-ról 50 C0-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
Ömlés-gátló szelep
15
Lpg tartály üzemanyagszint jelző
16
8
Multiszelep ház a tartályon
17
Multi-szelep ház, flexibilis szellőztető cső, átvezető idomok
18
9
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
Lpg nyomáscsökkentő, vagy reduktor
21
Lpg alacsonynyomású cső és mechanikus gázmennyiség-szabályzó
22
11
Lpg gázmennyiség-szabályzó szelepek (mechanikus és elektronikus vezérlés)
23
Lpg gázbevezetés (mechanikus keverőtorok és elektronikus szabályozó szelep)
24
12
Elektronikus szelepekhez szűrőt is kell használni
25
Üzemmód-választó kapcsoló
26
13
Lpg és Cng rendszer összehasonlítása
27
Cng töltő szelep és a rendszernyomást mérő óra
28
14
Cng fejszelep és szelepház (szilikon gumi)
29
Cng szelepház és flexibilis szellőzőcső az átvezető idomokkal
30
15
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
CNG gázleválasztó szelep
33
Cng nyomáscsökkentő (reduktor)
34
17
Gépkocsiba épített lpg - üzem
35
Cng-dízel légszelep
36
18
Cng-dízel üzemben az adagoló kiegészítése
37
Cng szabályozó szelep
38
19
Köszönöm a figyelmet ! VÉGE
39
20
