4. Альтернативні палива для двз

В даний час практичним єдиним джерелом задоволення потреби ДВЗ в моторному паливі є нафта. На потреби автомобільного транспорту витрачається понад 50% від загальної кількості її видобутку.

Початок XXI століття характеризується як закінчення ери дешевої нафти. Так, в 2006 р. вартість бареля нафти становила понад 60 доларів США. У найближчі кілька років прогнозується її зростання до 100 доларів. Більш того, за оцінками фахівців, до 2010 р. видобуток нафти почне швидко скорочуватися, що вступить в протиріччя з постійно зростаючим попитом на неї.

Враховуючи ці тенденції, а також посилення екологічних вимог до відпрацьованим газів ДВЗ, необхідно активно вирішувати питання перекладу автомобільного транспорту на альтернативні види палива.

Нове паливо для автомобільних ДВЗ має задовольняти багатьом вимогам: мати необхідні сировинні ресурси, низьку вартість, не погіршувати роботу двигуна, якомога менше викидати шкідливих речовин, по можливості поєднуватися зі сформованою системою постачання паливом і т. д.

Альтернативні палива можна класифікувати на однокомпонентні палива та паливні суміші. У першому випадку паливо являє собою компонентне ціле з певними фізико-хімічними та експлуатаційними властивостями; в другому - композиції, що включають традиційне паливо з добавкою одного або декількох компонентів, що поліпшують його енергоекологічні показники.

До числа однокомпонентних палив можна віднести: синтетичні палива (спирти, водень, диметиловий ефір), одержувані сучасними методами на базі різних компонентів горючих копалин; вуглеводневі гази (насамперед природний і нафтовий).

З паливних сумішей для двигунів інтерес представляють: суміші палив з синтетичними спиртами; водопаливної суміші у вигляді емульсій різного типу.

4.1. Спирти

Серед численних спиртів найбільший інтерес в якості палива для ДВЗ представляють метанол CH ₃ OH і етанол C ₂ H ₅ OH. Вони можуть використовуватися як в чистому вигляді, так і в складі багатокомпонентних сумішей з бензинами.

Для виробництва етанолу використовується рослинна цукровмістима сировина (цукровий очерет, пшениця, кукурудза і т. п.). Метанол отримують з вуглеводневої сировини: природного газу, коксового газу, нафти, мазуту, вугілля, сланців, деревини.

Найважливіші властивості спиртів наведені в таблиці 4.1.

Таблиця 4.1

Порівняння властивостей бензину і спиртів

Показник	Метанол	Етанол	Бензин
Температура самозаймання,°С	464	423	530
Нижча теплопа згоряння, МДж/кг	19,73	24,98	43,9
Теплота випаровування	1100	900	300
Концентраційні межі займання з повітрям,% за об'ємом: - нижній - верхній	5,5	3,3	0,59
	37,0	19,0	6,0

Важливою особливістю спиртів є їх висока антидетонаційна стійкість. Так, октанове число метанолу по дослідницькому методу оцінюється в 104 ... 115 одиниць, для етанолу - близько 106 одиниць.

Спирти характеризуються більш високою активністю при горінні в порівнянні з бензином, тому їх згоряння в ДВЗ протікає стійкіше, а межа займання зміщений в область бідних сумішей. Наприклад, при використанні метанолу пропуски запалювання відзначаються при α = 1,5 ... 1,6, в той час як при роботі на бензині вони відповідають α = 1,2 ... 1,3.

Завдяки присутності в молекулі метанолу та етанолу кисню, забезпечується висока повнота згоряння палива, що сприятливо позначається на зменшенні викидів СО і C _n H _m.

Високе значення теплоти випаровування спиртів і, як наслідок, охолодження заряду на впуску сприяє зниженню викидів NO _x.

Основними проблемами експлуатації спиртових палив є їх корозійна активність і отруйність. Метанол і етанол активно реагує зі свинцем, магнієм, алюмінієм, сталлю і сплавами на їх основі.

Тривалий контакт з метанолом викликає набухання і руйнування ряду еластомерів, вживаних як прокладок матеріалів.

Спирти гігроскопічні, тобто мають здатність поглинати воду, що призводить до зниження їх теплотворної здатності і труднощів із запуском двигуна в холодну пору року.

Застосування спиртів в ДВЗ також ускладнено їх токсикологічними властивостями. В особливій мірі це стосується метанолу, який є нервово-судинним отрутою, що володіє здатністю накопичуватися в організмі. Отруєння настають в основному в результаті прийому всередину, хоча можливі випадки інгаляційних отруєнь і при тривалій дії метанолу на велику поверхню шкірного покриву.