Pálinkával, hidrogénnel, vízzel vagy napsugárral? Már nemcsak tanulmánygépek a villanymotorok, készülnek a picuri üzemanyagcellák robogókhoz, ráadásul megjelentek Magyarországon az első bioetanol-kutak is. De van-e az alternatív üzemanyagoknak létalapja a motorozásban, ahol - tegyük kezünket a szívünkre - még mindig a teljesítmény az egyik legfontosabb tényező? Vagy maradjunk a jó öreg benzinnél? A téma óriási, ezért végül több részes cikksorozattal próbáljuk kibogozni a szálakat.
Mi az a motorbenzin?
A benzin a nyers petróleumból desztillálás útján kapott folyadék.
Nem egységes vegyület, hanem a paraffin (paraffin = parum affinis,
latin) sorozatba tartozó szénhidrogének elegye, főképp hexánból (C
<sub>6</sub>H
<sub>14</sub>) és heptánból (C
<sub>7</sub>H
<sub>16</sub>) áll. Ezek nyílt láncú, telített szénhidrogének, de a
motorbenzin több mint 400 féle alkotóból áll (olefinek, azaz
telítettlen szénhidrogének, ciklohexán, benzol, toluol, orto-meta- és
paraxilének, és egyéb alakzatok.) Ígérem, nem káromkodom többet, csak
rá akartam világítani, hogy az, amit 95-ösként emlegetünk, már magában
nagyon összetett lötty. Éppen ezért
nagy különbségek lehetnek két 95-ös között is. Mármint
külföldön, mert hazánkban a Swechatról szállító osztrákokat leszámítva,
majd minden forgalmazó a százhalombattai finomítóból vásárolja a
benzint, így igazából csak a később hozzáadott adalékok különböztetik
meg a kutaknál kapható kotyvalékokat.
Hogyan hajtja a benzin a motort?
A motorbenzinek a szikragyújtású belső égésű motorok (Otto-motorok)
üzemanyagai. A működési elvük szerint a hajtóanyagot a levegővel együtt
juttatják be a motor hengerterébe. A benzin-levegő elegyet a motor csak
olyan mértékben sűríti össze, hogy a kompresszió által bekövetkező
hőmérséklet-növekedés miatt a keverék hőmérséklete ne érje el a
gyulladási hőmérsékletet. A kompressziós ütem végén a benzin-levegő
keveréket elektromos szikra gyújtja meg. Az égés gázfázisú, előzőleg
tehát el kell párolognia az üzemanyagnak, így a keverékképzés miatt
fontos a benzin forráspontja, azaz illékonysága.
Nem jó, ha a szikra előtt öngyulladás történik, azaz a keverék a
nagy meleg és nyomás hatására magától berobban. Ilyenkor a blokk jól
hallhatóan kopog vagy csörög, és a lángfont ellenőrizetlenül, a normál
égésnél akár negyven-ötvenszer gyorsabban terjed a hengerben. Az így
létrejövő nyomáscsúcsok percek, de legkésőbb órák alatt
helyrehozhatatlanul károsítják a csapágyakat és a motor összes
mechanikus alkatrészét.
A robbanómotor kifejezés tehát helytelen, a terroristákkal
ellentétben, pont hogy nem szeretjük, ha robban az üzemanyag. Az a jó,
ha ég.
Teljesítménynövelés benzinnel
A teljesítménynövelésnek számos módja van. A legkézenfekvőbb
megoldás, ha több üzemanyagot égetünk, azaz növeljük a lökettérfogatot.
Mivel a teljesítmény a munka és az elvégzéséhez szükséges idő
hányadosa, így növelhetjük azt a motor fordulatszámának emelésével is.
A többlet tüzelőanyag bejuttatását korlátozza az égés, mint kémiai
reakció létrejöttéhez és fennmaradásához kémiailag meghatározott,
elméleti tüzelőanyag-levegő (oxigén) keverési arány. Szimplán több
üzemanyag nem elég, több levegő is kell az égéshez, így adott
hengerűrméretnél növelnünk kell a sűrítést a hengeren belül
(komprimálás), vagy megkezdhetjük azt már a hengeren kívül is, ilyenkor
jön a turbó, a kompresszor, vagy
az utcai motorokon sokkal inkább elterjedt ram air. Tökéletesebb
égésre is törekedhetünk, ehhez a motornak több oxigénre, könnyebb
levegőáramlásra van szüksége: négy-öt szelep, két szikra (gyertya)
hengerenként, sportlégszűrő, sportkipufogó stb.
A fenti megoldásokat nem részletezem, hiszen jelen esetben mi
magával az üzemanyaggal szeretnénk növelni az égés hatásfokát. Az égést
optimalizálhatjuk nagyobb égéshőjű (több energiát tároló) üzemanyaggal
(versenybenzinek) ésvagy a lefolyását befolyásoló adalékokkal (metanol,
nitro-metán, dinitrogén-oxid stb.). Fontos azonban megemlíteni, a
tuning kapcsán megnövekedő mechanikus és termikus terhelést. A
blokkokat túlméretezik, így általában 10-40%-os teljesítménynövekedést
is elviselnek, sőt rövid időre még ennél is nagyobbat. Feltöltéssel,
nitró és egyéb adalékok alkalmazásával azonban
akár meg is lehet háromszorozni a gyári teljesítményt, de ilyenkor
már a gyári alkatrészek megadják magukat.
Oktánszám
– Uram, ajánlhatom a prémium üzemanyagunkat? – hangzik a gyakori
kérdés a benzinkutasok szájából. Ha Önnek a tankon lévő matricája 91-es
ólmozatlan benzint ír elő, akkor válaszolja nyugodtan hetykén, hogy: –
Köszönöm nem kérem, az én motorkerékpáromnak már a 95-ös is luxus!
Csupán a magasabb oktánszámtól nem lesz nagyobb a teljesítmény.
Igaz, gyakran a nagyobb oktánszámú üzemanyagok nagyobb energiaértékűek
is, de a kettő között nincs direkt kapcsolat.
Mi is az?
Az oktánszám nem a tárolt energiát
jelöli, hanem azt, hogy pontosan mekkora kompressziót visel el az
üzemanyag önrobbanás nélkül. Definíciója szerint azt jelöli, hogy
milyen izooktán-n-heptán–keverék bír azonos sűríthetőséggel, mint a
vizsgált üzemanyag. Az izooktán (C
8H
18) jól tűri a kompressziót, kompressziótűrése 100, az
n-heptáné (C
7H
16) 0, azaz sűrítés nélkül is berobban. Tehát a 95-ös
benzin azonos nyomás alatt produkál öngyulladást, mint a 95%
izooktán és 5% n-heptán keveréke (vannak 100 feletti és negatív
oktánszámú keverékek is).
Több féle oktánszám létezik. Egyes olvasók elalvását, mások
lincselésre hergelését elkerülendő nem megyek bele, hogy a lineáris
kötésű szénhidrogén-molekulákról 600-as vagy 900-as fordulatszámon
pörgő CFR tesztmotornál válik-e le könnyebben a radikális
hidrgoénatom, a lényeg, hogy az európai kutakon az előbb
részletezett RON (Research Octane Number) van feltüntetve, és ez
8-10 ponttal nagyobb, mint a MON (Motor Octane Number). Az USA-ban
a RON és a MON átlagát tüntetik fel. Létezik még a Road Octane
Number (utcai oktánszám) is, de ez nem keverendő össze a RON-nal, a
repülőgépeknél meg két oktánszámot is megadnak egyszerre pl.
100/130, de ezt teljesen más úton számítják.
Adott oktánszámra tervezett motor nem használja ki a magasabb
oktánszámú benzinben rejlő lehetőségeket, nem sűrít jobban, így
az izmosabb viselkedés csak a reklámokkal kábított képzeletünk
szüleménye. Az előírtnál alacsonyabb oktánszámú benzinnel viszont
kopoghat blokk (lásd fent). A kopogás több féle képen megakadályozható
(pl. víz vagy dúsabb benzin-levegő keverék befecskendezésével, amik
belülről hűtik a hengert), de a leggyakrabban használt módszer a
gyújtás későbbre tolása. Az égés ilyenkor rosszabb hatásfokkal megy
végbe, csökkennek a hőmérsékleti és nyomáscsúcsok, másrészt belecsúszik
a kipufogóütembe, így a henger hidegebb a leömlők melegebbek lesznek,
az öngyulladás megszűnik.
A későbbre tolt gyújtás nemcsak a kopogást, hanem a teljesítményt is
csökkenti, így adott hőmérséklet, pillangószelep-helyzet és oktánszám
mellett
a lehető legkorábbi gyújtási időpontot kell eltalálni, ahol a motor
még éppen nem kopog. A mai modern motorok kopogásérzékelőjük
segítségével automatikusan állítják az előgyújtást, így az előírtnál
kisebb oktánszámú üzemanyag esetén sem kopog a motor, legfeljebb csak
gyengébb lesz, és picivel többet fogyaszt, nem úgy, mint a régebbi
konstrukcióknál, ahol a benzinmanók hangosan kopogva csákányozni kezdik
az alkatrészeket.
Minden motortípusnak megvan azonban a maximális előgyújtása, aminél
nagyobbat az elektronika nem állít be, így nem érdemes a gépkönyvben
előírt nagyobb oktánszámú benzint tankolni, pláne, ha régebbi típusú a
gép. Ha 98-assal mégis jobban megy a vasunk, mint az előírt 95-össel,
akkor valószínűleg a viszonyítási alapnak használt 95-ös benzin
valójában nem érte el a 95-ös oktánszámot.
Igaz hát az a városi legenda, hogy az új K sorozatú BMW-k kevesebbet
fogyasztanak 98-asból? Igen, ezeket a motorokat ugyanis 98-as
üzemanyaghoz tervezték, így 95-össel a fenti okok miatt kicsit
gyengébbek és kicsivel többet is fogyasztanak.
Ólmozatlan vagy ólommentes?
A sűríthetőség növelése céljából a motorbenzinbe korábban
kopogásgátló hatású Pb(C
<sub>2</sub>H
<sub>5</sub>)
<sub>4</sub>-et, azaz ólom-tetraetilt kevertek. Kiválóan ellátta a
feladatát, de rendkívül mérgező folyadék volt, így súlyos
környezetkárosító hatása miatt a 70-es évek végére elkezdték kivonni a
benzinből, és MTBE-vel (metil-tercier-butil-éter) helyettesíteni, ez
lett az ólmozatlan benzin. Ugyanakkor a finomítókban ugyanazt a tároló-
és szállítóeszközöket használják az ólmozatlan benzinek gyártására,
mint korábban az ólmozott benzinek esetében, így
a tárolóeszközök fémfelületébe ivódott ólom-fluid újra
kioldódhat. A nemzetközi szabvány ólmozott benzin ólomtartalmának
0,15 g/l-t enged meg, az ólmozatlannak pedig 0,014 g/l-t.
Hazánkban a nagykereskedő 0,002-0,005 g/l érték alatt tartja az
ólomtartalmat. Összefoglalva tehát olyan ez, mint a söröknél, hiszen az
alkoholmentes sörökben is van alkohol, csak kevés. Nincs tehát
ólommentes benzin, csak ólmozatlan, és ez kb. hússzor hosszabb idő
alatt mérgezi meg a katalizátort, mint az ólmozott.
Napjainkban az MTBE-t bio-ETBE (etil-tercier-butil-éter) váltotta
fel (pl. a MOL EVO NEO benzinben), ami hasonló tulajdonságokkal bír,
mint elődje, viszont környezetbarát, megújuló alapanyagból készül.
Ilyen üzemanyagot tankolva szívünkre tehetjük a kezünket, és nyugodtan
hátradőlhetünk, hogy tettünk valamit a tiszta környezetünkért, ha sokat
nem is, hiszen
csak kis mennyiségben (4%) van jelen az etanol az
üzemanyagunkban. Az E85-ösben már 85% bioetanol van, amit már
nemcsak a brazil motorosok tankolhatnak, hanem négy benzinkúton mi
magyarok is, de az ehhez szükséges blokk átalakításokat, illetve az
alkohol hatását következő cikkünkre tartogatjuk.
Elsőre ennyit a benzingőzből. A következő részben jönnek a
versenybenzinek, az amatőr versenyzőktől használtaktól kezdve egészen a
MotoGP és Top Fuel Dragster pilótákig, végül pedig olyan titokzatos
adalékokkal fejezzük majd be, amit még a JOE BAR vendégei is
megirigyelnének (metanol, nitro-metán, triptán, dinitrogén-oxid és
társai).
További cikkeink
