Добрый день, уважаемые подписчики, читатели и гости моего дзен-канала !
В связи с наметившимся дефицитом топлива на заправках, отдельные автовладельцы задумываются над тем, можно ли заменить бензин АИ-95 другим горючим без вреда для двигателя своего автомобиля?
Идея использования спирта в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) не нова и тянется своими историческими корнями в 19 век, когда были предложены и запатентованы первые идеи использования спирта в качестве топлива американским изобретателем Сэмюэлем Мори\Samuel Morey в 1826 году (ссылка: https://translated.turbopages.org/proxy_u/en-ru.ru.8d96a8e2-6a3d4ed7-fd034825-74722d776562/https/en.wikipedia.org/wiki/Samuel_Morey).
В настоящее время написано огромное количество научных трудов по теме использования спиртов в ДВС, запатентовано множество патентов, снято видеороликов и защищено кандидатских и докторских диссертаций. И тем не менее, давайте попробуем обобщить имеющийся опыт использования спиртов в ДВС.
Виды спиртов
В качестве заменителя бензина будем рассматривать несколько основных видов спиртов:
1) Этиловый спирт (этанол) - применяется в пищевой промышленности для изготовления алкогольных напитков. Горит синим пламенем. Его активно используют как добавку, чаще всего к бензину. Он повышает октановое число. Кроме того, кислород в его молекуле способствует более полному сгоранию. Этанол получают из биологического сырья (сахарная свёкла, кукуруза, сахарный тростник) — тогда его называют биоэтанолом. Иногда его добавляют и в дизельные топлива: он улучшает смесеобразование и сгорание, что помогает снизить выбросы оксидов азота и сажи. Но есть и сложности: этанол хуже смешивается с нефтяными топливами, поэтому для стабильности часто делают эмульсии.
2) Метиловый спирт (метанол) - сильнейший яд, приводящий к летальному исходу при употреблении человеком. Горит зеленоватым пламенем. У метанола высокое октановое число, поэтому он работает как высокооктановый компонент. В его молекуле есть кислород, и это помогает топливу сгорать полнее, образовывая меньшее количество вредных компонентов: угарного газа (CO), несгоревших углеводородов (HC) и оксидов азота (NOx). При этом, метанол гигроскопичен, активно поглощает влагу из воздуха.
3) Изопропиловый спирт (изопропанол) - относительно безопасен, чаще других применяется как компонент незамерзающих жидкостей. Имеет резкий запах. Он широко используется в работах по пайке проводов и печатных плат, когда нужно отмыть флюс. Изопропиловый спирт (желательно абсолютированный, с чистотой 99,7 %) можно приобрести, например, на ОЗОНе в таре от 1 до 5 литров, по средней стоимости 350 рублей за 1 литр.
Есть и другие легкокипящие смеси спиртов, так называемые "головы" - продукт самогоноварения, которые не пригодны для питья, но могут найти своё применение в качестве топлива для ДВС (см. таблицу).
Октановое число топлива
Важным показателем топлива для двигателей с искровым зажиганием является октановое число (ОЧ) - это показатель , который характеризует детонационную стойкость (стойкость к взрыву) топлива. Детонация в двигателе на слух воспринимается как «стук» — характерный металлический звон. Он создаётся волнами давления, возникающими при быстром сгорании смеси и отражающимися от стенок цилиндра и поршня. При этом снижается мощность двигателя и ускоряется его износ, а при возникновении детонационных волн двигатель может быть повреждён или разрушен.
Октановое число показывает, насколько хорошо топливо сопротивляется детонации — неконтролируемому взрывному сгоранию в цилиндрах двигателя. Чем оно выше, тем ниже риск такой проблемы и тем с большими нагрузками может работать двигатель без риска детонации.
Для спиртов исследованы и записаны следующие значения октанового числа:
1) Этанол (этиловый спирт) — примерно 108–112 ( по исследовательскому методу)
2) Метанол (метиловый спирт) — около 114 (по исследовательскому методу)
3) Изопропанол (изопропиловый спирт) — порядка 110–120 (по исследовательскому методу).
Примечание: Исследовательский метод (обозначается как RON — Research Octane Number) — это лабораторный способ оценить, насколько топливо устойчиво к детонации (взрывному самовоспламенению смеси) в условиях, которые моделируют спокойную, «городскую» езду.
Молекулярная структура спиртов (наличие гидроксильной группы -OH) делает их более устойчивыми к детонации по сравнению с некоторыми углеводородами, из которых состоит обычный бензин. При добавлении в топливо спирт меняет его состав: он как бы разбавляет компоненты, склонные к детонации, сгорает быстрее основного топлива и при этом поглощает тепло при испарении, что дополнительно снижает температуру в цилиндрах.
К положительным качествам спиртов можно также отнести меньшее образование сажи и прочих отложений при сгорании, так как спирты в отличие от бензинов, не содержат смол. В то же время, в некоторых интернет-источниках указываются худшие условия смазки деталей цилиндро-поршневой группы при использовании спирта.
Недостатки использования спиртов в ДВС
Хотя у спиртов высокое октановое число, при их использовании в качестве добавок к бензину нужно учитывать и другие особенности (читай - недостатки спиртов):
- Теплотворная способность у спиртов ниже, чем у бензина. Из-за этого при той же мощности двигатель будет расходовать больше топлива.
- Гигроскопичность — многие спирты активно поглощают влагу из воздуха. В топливной системе это может привести к расслоению смеси, коррозии и засорению фильтров. В то же время это свойство используется для вытягивания имеющейся на дне бака влаги.
- Влияние на компоненты двигателя — некоторые спирты (например, метанол) могут негативно воздействовать на резиновые и пластиковые детали топливной системы, приводя к преждевременному растрескиванию шлангов, манжет и прочих эластичных деталей топливной системы.
- Нелинейность эффекта — прирост октанового числа зависит от концентрации спирта и исходного состава бензина.
- Проблемы с холодным пуском. У спиртов высокая скрытая теплота испарения: при низких температурах они хуже испаряются, на электродах свечей образуется конденсат, и завести двигатель сложнее. Часто для облегчения пуска в таких случаях добавляют в смесь немного высокооктанового бензина или эфира.
Важное предупреждение: когда в топливо добавляют спирты, это часто требует адаптации двигателя. Например, нужно корректировать систему впрыска и зажигания, потому что у спиртов другая теплотворная способность !
Стехиометрический состав
Для полного сгорания топлива требуется разное количество кислорода. Стехиометрический состав — это теоретически верное соотношение топлива и воздуха, при котором в процессе горения кислород воздуха и топливо расходуются полностью без остатка. Для ДВС это ключевое значение, обеспечивающее полное сгорание без избытка воздуха или топлива в выхлопных газах.
Для топлив можно выделить следующее стехиометрическое соотношение (воздух/топливо, по массе):
Неэтилированный бензин = 14,7 : 1
Метанол (метиловый спирт) = 6,5 : 1
Этанол (этиловый спирт) = 9,0 : 1
Пропан (сжиженный газ) = 15,7 : 1
Для полноценного перехода на спирт в инжекторном двигателе потребуется, как минимум менять настройки ЭБУ, во избежание появления ошибок при работе двигателя. Менее проблемным выглядит использование спиртов в качестве добавки к бензину на стареньких карбюраторных двигателях, так как в них нет электроники. Но, в любом случае, все эксперименты по заправке спирта в топливный бак - это строго на ваш страх и риск.
Следует также учитывать, что спирты могут влиять на материалы топливной системы (резину, некоторые пластики) — со временем это способно привести к коррозии или другим проблемам. Таким образом, использование спиртов в чистом виде в качестве замены бензину на современных автомобилях выглядит затруднительным.
Однако, добавление спиртов в количестве от 5 % до 10 % по объёму несёт положительный эффект в виде вытягивания влаги из бака, незначительного увеличения ОЧ (примерно на 1-2 единицы) и некоторого снижения количества нагара в двигателе при его работе.
Топливо Е10
На некоторых заправках можно увидеть бензин с пометкой «с добавлением этанола» — это распространённая практика во многих странах (Добавка с индексом "Е"). Топливо E10 — это смесь обычного бензина с добавлением этанола. Маркировка «E» обозначает этанол, а число «10» указывает на процентное содержание этого компонента в топливе. Обычно E10 состоит из 90% бензина и 10% безводного этанола. Такую смесь многие современные двигатели могут использовать без серьёзных доработок (ссылка на статью: https://dzen.ru/a/aS9odZmXjixmmnDq).
Иногда этанол добавляют и в дизельное топливо, но тут есть свои особенности: у спиртов относительно низкое цетановое число, поэтому для стабильного смесеобразования часто добавляют стабилизаторы (например, изопропанол) (ссылка на статью: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-dobavok-etanola-na-svoystva-avtomobilnyh-dizelnyh-topliv/viewer).
А вот чистый метанол в массовом гражданском транспорте встречается гораздо реже из-за перечисленных выше недостатков.
Кто то спросит: "Так что же делать ?!"
Как видим, полноценно заменить бензин АИ-95 техническими спиртами на данный момент возможности нет. Даже если самостоятельно изготавливать топливные смеси из 10 % спирта и 90 % бензина АИ-92, которая будет близка по октановому числу к АИ-95, то это не очень большие объёмы. Условно, при смешивании 90 литров АИ-92 и 10 литров спирта, мы получим всего 100 литров топливного суррогата. И какой бы не использовался спирт для приготовления топливной смеси, он стоит определённых денег.
Общие рекомендации при дефиците топлива
В условиях дефицита топлива я лишь могу привести стандартные рекомендации, которые сейчас можно услышать или прочитать в СМИ:
- сократить свои поездки до самых необходимых;
- обдумывайте свои поездки заранее и, по возможности, объединяйте маршруты;
- для экономии топлива на вашем авто: 1) следите за давлением в шинах, 2) избавьтесь от лишнего груза в багажнике, 3) избегайте резких разгонов и торможений;
- по возможности использовать общественный транспорт или выбрать пешие прогулки в пределах своего города (в здоровом теле - здоровый дух!);
- пересесть на велосипед/электровелосипед;
- если очень нужен именно автомобиль для перемещений по городу, возможно следует задуматься над сборкой собственного электромобиля на солнечных панелях. Опыт у блогеров уже есть (ссылка на видео: https://vkvideo.ru/video-23712441_456282556).
Всем успехов, не падайте духом ! Прорвёмся !
Полезные ссылки по теме:
- 1) Изопропиловый спирт в бензобак (статья 2016 года): https://www.drive2.ru/b/460524948809581245
- 2) Спаиваю машину или ИПС мне в бензобак (статья 2026 года): https://www.drive2.ru/l/725381906778032543