Paliwo samochodowe – rodzaje, właściwości, charakterystyka
Przewaga paliw ciekłych
Pierwsze i najbardziej konkretne rozróżnienie to podział ze względu na stan skupienia. Wyróżniamy paliwa ciekłe oraz paliwa gazowe. Różne rodzaje paliwa i ich właściwości wynikają więc z gęstości, bo to przede wszystkim dzieli te dwa stany skupienia. Teoretycznie przewagę mają tu paliwa ciekłe, które są najpopularniejsze i najczęściej pojawiają się w naszych bakach.
Forma ciekła ma wiele zalet. Po pierwsze, gęstość energetyczna pozwala na „zmieszczenie” dużej energii, a więc wydajności w małej ilości. Stąd na jednym tankowaniu jesteśmy w stanie przejechać kilkaset kilometrów, a na bateriach wciąż o wiele mniej, przez co nadal elektryczne samochody pozostają odległą alternatywą dla benzyniaków czy Diesli.
Z paliwem ciekłym wiążą się także ułatwienia dystrybucyjne. Łatwo odmierzać porcje w trakcie tankowania, dość łatwo się je przechowuje przez wiele dekad, w których takie paliwo jest używane. Łatwo wypracowano procedury, które umożliwiają zapewnienie większego bezpieczeństwa. Mamy także odpowiednią infrastrukturę.
Minusy? Na pewno to, że trzeba tworzyć skomplikowane układy zasilania, by wewnątrz auta stworzyć mieszankę palną, która będzie zdolna do poruszania silnikiem. Prostota konstrukcji elektrycznej jest o wiele większa niż np. w nowoczesnych układach Common Rail. Gaz jednak również ma swoje plusy, odmienne od innych rodzajów paliwa i ich właściwości. Łatwiej o zapłon, sterowanie procesem spalania, mniejszą zawartość toksyn w spalinach. Trudniej jest w dystrybucji oraz w zapewnieniu bezpieczeństwa.
Podstawowe parametry paliw w motoryzacji
Przejdźmy jednak do konkretnych właściwości, bo różnice między olejem napędowym a wysokooktanową benzyną są jednak spore, mimo że oba rodzaje należą do paliw ciekłych. Wszystko przez charakterystykę paliwa, sposób produkcji i wiele innych czynników. Można znów jednak uprościć: większość paliw to produkty węglowodorowe z domieszkami innych pierwiastków.
Sprawdźmy teraz różne rodzaje paliwa i ich właściwości:
oktany – pewnie one interesują kierowcę najbardziej, bo kiedyś o nich słyszał. Liczba oktanowa to odporność paliwa na spalanie stukowe. Chodzi o to, jak wiele ciepła dostarczy spalanie paliwa. Czasem od tego zależeć może moc silnika.
cetany – tu już trudniej, to sformułowanie rzadko pada przy dystrybutorze na CPN-ie. Liczba cetanowa to zdolność paliwa do samozapłonu. Im wyższa, tym paliwo łatwiej zapalić, a więc przygotować mieszankę zapłonową.
temperatury samozapłonu i krzepnięcia – pierwsza jest temperaturą, w której następuje samozapłon mieszanki paliwa i powietrza. Wszystko zależy od ciśnienia i składu mieszanki. To ważniejszy parametr w Dieslach. Z kolei krzepnięcie mówi o temperaturze, w której zaczynają wytrącać się frakcje stałe. Znów jest to istotne przy silnikach wysokoprężnych, głównie zimą.
lotność – różne rodzaje paliwa i ich właściwości powodują, że obserwujemy różną zdolność do odparowywania, co określamy właśnie mianem lotności substancji.
ciepło parowania – parametr decydujący o tym, jak szybko paliwo wypełni cylinder. Mówimy o ilości ciepła, które jest potrzebne do odparowania danej dawki paliwa.
Najważniejsze rodzaje paliw ciekłych
Czas na konkrety, czyli podziała na rodzaje paliwa i ich właściwości już wewnątrz grup ciekłej i gazowej. Zaczynamy od tych popularniejszych. Wśród paliw w stanie ciekłym wyróżniamy: naftę, benzynę, olej napędowy i alkohol.
Zacznijmy od nafty. Dziś jest rzadko spotykana, być może ze względu na to, że jest raczej mało praktyczna. Stosuje się ją do silników ZI, czyli o zapłonie iskrowym, jednak tylko w konstrukcjach niskoobrotowych, o niskim stopniu sprężania. Charakterystyczny jest wydłużony czas spalania i dłuższy czas potrzebny na samozapłon.
Benzyna jest najpopularniejszym paliwem naszych czasów. Stosuje się ją w autach z silnikiem ZI. Na skład chemiczny składają się węglowodory o temperaturze wrzenia od 30 do 200 stopni Celsjusza. Powstaje z ropy naftowej, poprzez jej rafinację. Czasem do produkcji stosuje się mniej opłacalne metody alternatywne.
Olej napędowy jest paliwem stosowanym w jednostkach napędowych Diesla, czyli zapłonie samoczynnym. Powstaje podobnie jak benzyna, a więc z rafinacji ropy naftowej. Coraz częściej produkuje się olej z roślin w formie estrów. Temperatura wrzenia w tym przypadku to od 170 stopni C do 380 stopni C. Warto zwracać uwagę na liczbę cetanową.
Na koniec nietypowe paliwo, które rzadko wykorzystuje się we współczesnych konstrukcjach. Mowa o alkoholach, a dokładniej o alkoholach metylowych i etylowych. Zazwyczaj nie są wykorzystywane jako samodzielny środek napędowy, ale jako dodatek podnoszący oktany. W silnikach wysokoprężnych nie sprawdzają się, ale w benzyniakach już tak. Najpopularniejsza mieszanka oznaczana jest jako E85, gdzie 85% stanowi bioetanol. Warto jednak pamiętać, że auto musi mieć specjalne modyfikacje w układzie paliwowym.
Najważniejsze rodzaje paliw gazowych
Występują również inne, nieco mniej popularne, często stosowane jako dodatek, a nie fabrycznie montowane, paliwa. Wśród tych rodzajów paliwa i ich właściwości wyróżniamy: gaz ziemny CNG, wodór oraz LPG.
CNG, czyli gaz ziemny, a dokładniej Compressed Natural Gas, to głównie metan. Sprężony do ciśnienia 20-25 MPa może być wykorzystany zarówno do silników wysokoprężnych, jak i w klasycznych motorach z zapłonem iskrowym.
LPG to drugi rodzaj gazu ziemnego, bardziej popularny i wydajny. Dokładnie to Liquefied Petroleum Gas, czyli mieszanina skroplonych butanu i propanu. Do jego stosowania konieczne jest przerobienie instalacji w aucie i zastosowanie zbiorników odpornych na uderzenia. Wydajny i ekonomiczny, ale niebezpieczny w momencie poważniejszych wypadków.
Wodór jest nazywany paliwem przyszłości. Obok energii elektrycznej to właśnie on stanowi nadzieję na przyszłe czasy, w których auta mają być o wiele bardziej ekologiczne. Energia potrzebna do napędzenia silnika powstaje z reakcji chemicznej tego gazu z tlenem. Produktem spalania jest w tym przypadku woda.
