2004.09.13.

5-1

Dr. Emőd István

A motorhajtóanyagok története I.

• Őskor (1886-1914)– Az első négyütemű Otto-motor 1876-ban gázmotor volt.– Ezt Benz 1885-ben illesztette folyékony

motorhajtóanyaghoz.– Diesel szabadalma 1892 (de első dízelmotoros jármű 1925!)– Autóklubok gondoskodtak a hajtóanyag terjesztéséről.– 1900 előtt az olajipar a petróleum eladásából élt, a benzin

eladhatatlan melléktermék volt. 1900 után kezdtek el bizonyos minimális követelményeket teljesítő benzineket előállítani, amelyeket szállodák, vendégfogadók, gyarmatáru-kereskedők, kerékpár-kereskedők, patikák stb. forgalmaztak.

– Németországban stellinnek nevezték az első autóbenzint, 5 és 10 literes kannákban árulták.

– Ezekből az évekből származnak az ESSO, a Shell és az Aral elődvállalatai.

2004.09.13.

5-2

Dr. Emőd István

A motorhajtóanyagok története II.

• Hőbontás (krakkolás) (1913-1921)• Az első világháború idején már kiderült, hogy a

benzingyártásnak is korlátai vannak. A kőolaj-kitermelés 15…20 %-a a benzinkihoztal.

• Termikus krakkolással – hőbontással – lehetett a hosszabb szénláncú vegyületekből u.n. krakkbenzint előállítani.

• A kopogás és az ólomtetraetil (1916-1926)• 1912-ben figyeltek fel a kopogás jelenségére. 1916-ban alakult

Amerikában Daytonban (Ohio állam) az elsőmotorhajtóanyagokkal foglalkozó kutatóintézet, amelyet 1921-ben a General Motors vett át. Különböző vegyületekkel, anilinnal, majd dietil-tellurid-dal próbálkoztak, ez utóbbival már 4-ről 7-re lehetett emelni a sűrítési arányt.

• 1921 végén végezték az első kísérletet ólom-tetraetillel 1923-ban árultak először ólmozott benzint Daytonban, melyhez már lerakódásgátló adalékot is kevertek. 1922-26 között sokat vitattál az ólom-tetraetil hatását az emberi szervezetre.

2004.09.13.

5-3

Dr. Emőd István

• Az első töltőállomások (1920-1926)• Már az első világháború előtt lehetett tartálykocsikból benzint vásárolni. A 20-as

évek elejétől hátsóudvarokban, kapubejárókban egyedi gyártású töltőállomások működtek. Az első nyilvános töltőállomás Európában 1922/23 telén nyitott ki. Az USA-ból importált szivattyúkat telepítettek, ezek 2 m magas kovácsoltvas elemekből összeállított oszlopok voltak, amelyeket a népnyelv vasszűznekkeresztelt el. Ötliteres mérőedénnyel ennek a mennyiségnek a többszöröseit lehetett vásárolni.

• Kopogáscsökkentő adalékok (1923-)• Németországban a acéltermelés melléktermékeként kokszgázból előállított benzolt

– amellyel korábban nem igen tudtak mit kezdeni – megfelelő tisztítás után a benzinhez keverve hozták forgalomba 1924-ben: az első szuperbenzint (Bi-Bo-keverék, Aral). 1926-ban kezdte meg a munkáját az Aral elődvállalatánál egy, a motor és hajtóanyag egymásra hatását vizsgáló intézet. 1932-ben helyezték üzembe egy mobil járművizsgáló állomást, amellyel a motort az „aralbenzinhez”lehetett beszabályozni. Az első világháború előtt már 10 stabil vizsgálóállomás működött, évi 150 000 díjmentes beállítást végeztek. A háború után a 100-at is elérte a számuk. 1963-ban szűnt meg ez a szolgáltatás.

• A szintetikus benzin újabb állomás volt a motorhajtóanyagok történetében.• Ólom-tetrametil, vas-karbonil, stb. oktánszámemelő adalékok voltak.• 1972-ben kezdődött a benzin ólomtartalmának korlátozása, a század utolsó

évtizedében szűntek meg az ólmozott benzinek.

A motorhajtóanyagok története III.

2004.09.13.

5-4

Dr. Emőd István

További adalékok• 1920 – oktánszámnövelők• 1925 – színezékek• 1932 – fémdezaktivátorok

oxidációs katalizátorként hatófémfelületek dezaktiválása

• 1946 –lerakódásgátlók (égéstér)lerakódások által okozott oktánszámigény-növekedés megakadályozása

• 1948 – korróziógátlók• 1950 – jegesedésgátlók• 1961 – feltöltődésgátlók

vezetőképesség növelése, szivattyúzáskor szikraképződés megelőzése

• 1961 – detergens-diszpergensek (I. generáció, karburátorok)tisztántartás, tisztítás

• 1967 – emulzióbontókvízkiválás segítése

• 1980 – detergens-diszpergensek (II. generáció. szelepek, befecskendező)

• 1986 – kopáscsökkentők (szelepülék kopásgátlók)az ólom kenő tulajdonságait helyettesítő adalékok

Aktuális trendek• A korszerű motorhajtóanyag • jóminőségű összetevőkből

tudatosan összeállított alapanyagból és

• ehhez illeszkedőadalékcsomagból áll.

A motorhajtóanyagok története IV.

2004.09.13.

5-5

Dr. Emőd István

Ásványolaj-termékek szénatomszám szerint

C0 C5 C10 C15 C20 C25 C30 C35 C40

gázok

kenőolajok

tüzelőolajok

gázolaj

kerozin

benzin

nehézolajok

bitumenek

gázok

2004.09.13.

5-6

Dr. Emőd István

Szénhidrogének rendszere

SZÉNHIDROGÉNEK

telitetlenektelitettek

nyilt láncúak(olfinek,

acetilének,diolefinek stb.)

zárt láncúak(cikloolefinek,stb.)

zárt láncúak(cikloparaffinok)

nyílt láncúak(paraaffinok)

cikloalifásszénhidrogének

aromásszénhidrogének

2004.09.13.

5-7

Dr. Emőd István

Atmoszferikus desztilláció

2004.09.13.

5-8

Dr. Emőd István

Kőolajfeldolgozás

> 343Fűtőolaj

193 – 343Gázolaj

180 – 270Petróleum

160 – 270Kerozin

0 – 200Benzin

-100 – 0PB gáz

< - 100Fűtőgáz

Forrpont[°C]

Termék

kenőolaj gépolajmotorolajhengerolaj

2004.09.13.

5-9

Dr. Emőd István

• oktánszám• illékonyság• stabilitás• korroziv hatás• gyantatartalom

• kémiai összetétel (szénhidrogének, kén-, ólom-, hakogén, oxigéntartalom

• sűrűség

Benzinek legfontosabb jellemzői

• egyéb tulajdonságok– energiatartalom– lobbanáspont,

gyulladáspont– elektromos

vezetőképesség– víztartalom stb.

2004.09.13.

5-10

Dr. Emőd István

Két jellegzetes szénhidrogén

H H H H H H H

H

HHHHHHH

H C C C C C C C

H

H

H

H

H

H C

C

C

C C C C

H H

H H H

H

H

HC

normál heptán •nyílt, egyenes láncú (nem elágazó),

•telitett (csak egyes kötés)

•oktánszám: 0

i-oktán (2,2,4 trimetil-pentán)•nyílt, elágazó láncú,

•telitett (csak egyes kötés)

•oktánszám: 100(normál oktán [C8H18] oktánszám: -18)

C7H16 C8H17

2004.09.13.

5-11

Dr. Emőd István

Rendellenes (kopogó) égés

•normál lángfrontsebesség: kb. 30 m/s

•kopogó égés: egy nagyságrenddel nagyobb sebesség

•nagyobb nyomások, meredekebb nyomásemelkedés (dp/dα), nyomáslengések, magasabb égéstér-hőmérséklet

FHP FHP

gyújtás gyújtás

normál kopogóégés

2004.09.13.

5-12

Dr. Emőd István

Oktánszám

• Az oktánszám a benzin kompressziótűrésérejellemző mutatószám. Mérése úgy történik, hogy a minősítendő benzint i-oktánból (i-oktán, C8H18) és n-heptánból (normál heptán, C7H16) készített keverékkel hasonlítják össze. Az i-oktánkompressziótűrése jó (100), az n-heptán viszont erősen hajlamos kopogásra (0). A minősítendőbenzinnel kopogás szempontjából azonosan viselkedő keverék térfogatszázalékban kifejezett i-oktán tartalmát nevezik a benzin oktánszámának (OZ, Oktanzahl vagy ON, octane number).

• Ha pl. az azonos viselkedésű összehasonlító keverék 92 % i-oktánból és 8 % n-heptánból áll, akkor a benzin oktánszáma 92.

2004.09.13.

5-13

Dr. Emőd István

Motorikus és kísérleti oktánszám

149° a CFR-motornál165° a BASF-motornál

Keverék-hőmérséklet, °C

52°Beszívott levegő-hőmérséklet, °C

13° állandóε= 5,0-nél 26°ε= 5,5-nél 24°ε= 6,0-nál 22°ε= 7,0-nél 19 °

Előgyújtás a forgattyús tengelyen mérve

600 1/min900 1/minFordulatszámKísérleti OZ*Motorikus OZ

* A töltőállomásokon feltüntetett oktánszám

2004.09.13.

5-14

Dr. Emőd István

BASF oktánszámvizsgáló motorε=4...12, d=65, s=100

P=0,6/600 vagy 0,9/900 kW/1/min

keverőtérúszóháztűszelepúszó

kopogásadó

laposmeneteshenger

csigacsigakerék

hűtő

csőkígyószelephimba

himbatengely-rudazat

2004.09.13.

5-15

Dr. Emőd István

Oktánszám meghatározása

Kop

ogás

Kísérleti/motorikus oktánszám

30 40 50 60úszóház benzinszint, mm

30

40

50

60

92 OZ (92% izooktán + 8 % normál heptán)

90 9291

vizsgált benzin

oktánszám

90 OZ (90% izooktán + 10 % normál heptán)

1. A vizsgálandó benzint betöltik a tüzelőanyag-tartályba.

2. A karburátor úszószintjét (a légviszonyt) addig változtatják, amíg a kopogás legerősebben nem jelentkezik.

3. Ez után a motor sűrítési arányát úgy állítják be, hogy a kopogásérzékelő műszer közepes értéket mutasson. A továbbiakban a sűrítési viszonyt nem változtatják.

4. Kimérik a kopogás-benzinszint összefüggésre jellemző görbét a minősítendő benzinnel,

5. majd két, a minősítendő benzint villába fogó ismert összetételű i-oktán/n-heptán keverékkel.

6. A benzin oktánszámát interpolációval határozzák meg.

2004.09.13.

5-16

Dr. Emőd István

Országúti oktánszám

Felműszerezett gépkocsiban (vagy motorfékpadon) határozhatómeg.

1. A vizsgálat során az autót kis sebességről teljes gázzal végsebességig gyorsítják.

2. Különböző i-oktán/n-heptánkeverékekkel megismételve a gyorsítást az előgyújtást fokozatosan addig növelik, ameddig un. nyomkopogást (kismértékű, füllel még nem érzékelhető kopogást) nem tapasztalnak.

3. Ennek alapján kalibrációs görbét rajzolnak, majd

4. meghatározzák a vizsgálandótüzelőanyag nyomkopogását.

5. A kalibrációs diagramból kiolvassák az adott gépkocsira vonatkozó úti oktánszámot

kalib

rációs

görbe

90

91

92

93

6° 7° 8° 9°előgyújtás nyomkopogásnál

92,5

2004.09.13.

5-17

Dr. Emőd István

A motor oktánszámigénye

Motorkonstrukció• sűrítési arány• hengerméret• s/D viszony• égéstér alak• gyertya helye• örvénylés• hűtés

Üzemeltetési feltételek• beszívott levegő• légviszony• fordulatszám• előgyújtás• töltési fok• hűtőközeg

hőmérséklet• lerakódások az

égéstérben

2004.09.13.

5-18

Dr. Emőd István

Illékonyság: a lepárlási görbe

jobb hidegindítás

kisebb párolgási veszteség,

jobb melegindítás,gőzdugóképződés válószinűségének

csökkenése

gyorsabb felmelegedés,simább gyorsulás,gazdaságosabb rövidtávú közlekedés

nagyobb illékonyság

karburátor-jegesedés csökkenésekisebb

illékonyság

gazdaságosabb hosszútávú közlekedés

kisebb olajhigulás, kevesebb égéstér-lerakódás

0

20

40

60

80

160

180

200

220

t °C

0 10 20 30 40 80 90 100

elpárolgás, v/v %

• a 100 °C alatt elpárolgóhányad nagy: egyenletes hidegüzem

• a 70 °C alatt elpárolgott hányad nem túl nagy: gőzképződés

• a 20 %-hoz tartozóhőmérséklet nagy: jégképződés elkerülése

• a 98 %-hoz tartozóhőmérséklet nem túl nagy:olajhígulás

• kis hőmérsékleten is van bizonyos gőzhányad: hidegindítás

• a nagyobb hőmérsékleten elpárolgott hányad nagy: melegüzem, fogyasztás

2004.09.13.

5-19

Dr. Emőd István

• az adalék által elérhető tulajdonságnak az alaptermékben való megléte szerint– már meglévő tulajdonságok erősítése– új tulajdonságok

• hatás szerint– oktánszámnövelés– korroziógátlás– tisztító és tisztántartó– jegesedésgátló

• hatások száma szerint: egy- vagy többfunkciós

• hatáskifejtés időpontja szerint– égés előtt ható– égést befolyásoló

Adalékok csoportosítása

2004.09.13.

5-20

Dr. Emőd István

• Oktánszám javítóoktánszámnövelés• Detergens/diszpergenstisztántartás és tisztítás• Korróziós inhibitora tüzelőanyag-rendszer korrózióvédelme• Jegesedésgátlójégképződés megakadályozása• Maradékátalakítóégéstéri lerakodások okozta öngyulladás

megakadályozása• Fémdeaktivátoroxidációs katalizátorként ható

fémfelületek dezaktivitása• Öregedés-stabilizátortárolási stabilitás javítása

• Égésjavítóaz égéslefutás javítása• Ólomhelyettesítők

(kopáscsökkentők)ólomvegyületek nem oktánszám-növelő

hatásának pótlása• Oktánszámigény-növekedés gátlólerakódások okozta oktánszámigény-

növekedés megakadályozása• Sztatikus feltöltődésgátlóvezetőképesség növelése• Zavarosodásgátlóvízkiválás segítése• Szinezékekeltérő benzinek megkülönböztetése

Adalékok és hatásaik

2004.09.13.

5-21

Dr. Emőd István

Lerakódások a motorban

Tüa. rendszer korrozió•anyagok•menettulajdonságok•működésSzívószelep-beragadás•hidegindítás•működőképesség•motorsérülésBefecskendező-szelep lerakódás•menettulajdonságok•teljesítmény•fogyasztás•károsanyag-kibocsátásÉgéstér-lerakódások•oktánszámigény•motorsérülés

Olajiszap•kenőképesség •kopás •motorsérülés

2004.09.13.

5-22

Dr. Emőd István

Lerakodásgátló adalékok

• A adalék nélkül• B I. generációs

adalékkal• C II. generációs

adalékkal

Lerakódások a befecskendezőszelepen

2004.09.13.

5-23

Dr. Emőd István

Olajiszap a szelepfedélen, hengerfejen és az olajteknőben

Súlyosabb esetekben az olajszivattyú szűrője és az olajcsatornák eltömődnek.A motor tönkremehet. A jelenség kiváltó okai:•nem megfelelő olajminőség,•elmulasztott olajcsere•a motorolaj-fogyasztás jelentős csökkenése

•a tüzelőanyag és az égéstérbe került olaj égéstermékei a dugattyú mellett átfujt gázokkal az olajba kerülnek, és további terhelést okoznak (nem megfelelő motorhajtóanyag-minőség)•vegyes hosszabb üresjáratokat és ezt követő teljes gázos üzemet tartalmazó menetkörülmények.

2004.09.13.

5-24

Dr. Emőd István

Benzinek minőségi alapkövetelményei

MSZ11793 En-91 Esz-95 Esz-98

Oktánszám, kísérleti módszer szerint, legalább 91 95 98 Oktánszám, motor módszer szerint, legalább 82,5 85 88 Ólomtartalom, g/dm3, legfeljebb 0,013 0,013 0,013 Benzoltartalom, % (v/v), legfeljebb 2,0 2,0 2,0 Kéntartalom, % (m/m), legfeljebb 0,05 0,05 0,05 Elpárolgási maradék, mg/100 cm3, legfeljebb 5 5 5 Korróziós hatás rézlemezen, korróziós fokozat, legfeljebb 1 1 1

Sűrűség 15 °C-on, g/cm3 0,720-0,780 Desztillációs jellemzők: Átdesztillált mennyiség, % (v/v)

70 °C-ig, nyáron/télen 185-42/20-47 100 °C-ig, nyáron/télen 40-65/42-70 180 °C-ig, nyáron/télen, legalább 85 Végforrpont, °C, legfeljebb 215 Desztillációs maradék, °C (v/v), legfeljebb 2 Gőznyomás, bar, nyáron/télen 0,45-0,70/0,60-0,90 Szín zöld színezetlen színezetlen