GORIVA ZA MOTORE SUS Energija koja je potrebna

GORIVA ZA MOTORE SUS Energija, koja je potrebna za ostvarivanje radnog ciklusa motora SUS dobija se putem hemijske reakcije sagorevanja goriva neposredno u cilindru motora. Kod motora SUS primenjuju se, skoro, isključivo tečna i gasovita goriva. Sva goriva, za motore, sastoje se iz ugljovodonika čiji se molekuli sastoje iz ugljenika i vodonika. Klipni motori su u mnogome zavisni od kvaliteta goriva. Motorski zahtevi, za gorivom, oslikavaju uslove za normalno sagorevanje goriva u motoru.

GORIVA NAFTNOG POREKLA ZA MOTORE SUS Preradom sirove nafte se dobijaju goriva fosilnog porekla. NAFTA Naftni auto-gas Benzin Kerozin Oto motori Goriva dobijena iz nafte Dizel motori Lož ulje

TEČNA NAFTNA GORIVA Tečna goriva su najprikladnija za pogon motora. Postojeća komercijalna goriva su ustvari različite mešavine ugljovodonika dobijenih preradom sirove nafte. U motorima SUS, danas, se koriste uglavnom sledeće vrste naftnih tečnih goriva: Benzin, obuhvata lake ugljovodonike (sa 5 do 9 atoma ugljenika u molekulu), koji isparavaju u opsegu od 50 do 200°C. Koristi se prvrnstveno za oto motore. Kerozin, obuhvata srednje ugljovodonike (sa 8 do 12 atoma ugljenika u molekulu), koji isparavaju u opsegu od 150 do 300°C. Upotrebljava se kao gorivo za gasne motore. Lako dizel gorivo, obuhvata teže ugljovodonike (sa 12 do 17 atoma ugljenika u molekulu), koji isparavaju u opsegu od 220 do 350°C. Koristi se za pogon lakih i srednjih dizel motora. Teško dizel gorivo, obuhvata teške ugljovodonike (sa 14 do 20 atoma ugljenika u molekulu), koji isparavaju u opsegu od 300 do 380°C. Koristi se za pogon sporohodih brodskih dizel motora.

ALTERNATIVNA GORIVA Naftna tečna goriva su toliko ušla u svakodnevnicu da se sva ostala goriva nazivaju alternativnim. Bez obzira na prednosti tečnih naftnih goriva, zbog ograničenih rezervi nafte, razmišlja se i intenzivno radi na nalaženju alternativnih goriva koja će biti zamena naftnim derivatima. Po agregatnom stanju alternativna goriva mogu biti: - tečna, - čvrsta i - gasovita. Sadašnji vozni park je projektovan za tečna goriva. Gasna su najbliža primeni u motorima SUS, jer se sagorevanje obavlja u gasnoj fazi, čvrsta se samo pominju. Ima nekih eksperimenata sa ugljenom prašinom, ali to su samo laboratorijski pokušaji.

GASOVITA (GASNA) ALTERNATIVNA GORIVA Gasovita goriva su sastavljena od ekstra lakih derivata nafte, sa daleko najvećim udelom metana u sebi i nešto manje drugih lakih ugljovodonika. Ova goriva se dobijaju ili direktno iz zemlje (zemni ili prirodni gas) ili se dobijaju industrijskom preradom nafte. Kada se govori o gasovima, kao gorivima, mora se znati da se radi o smešama raznih ugljovodonika. Gasna goriva mogu biti: 1. Prirodna i 2. Veštačka Prirodno gasno gorivo je zemni gas, koji je redovni pratilac nalazištima nafte. Glavni sastojak mu je metan (CH 4). Veštačka gasna goriva su; svetleći gas (dobija se suvom destilacijom čvrstih goriva) i gasogeneratorski gas (dobijen gazifikacijom čvrstih goriva), to je postupak u gasogeneratorima gde se redukcijom na visokoj temperaturi dobijaju gasne komponente CO i H 2, koje predstavljaju sagorive komponente.

Gasna goriva imaju sledeće prednosti (u odnosu na tečna): 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Dobro i lako obrazovanje smeše, jer se lako mešaju sa vazduhom, Sagorevaju bez ostatka i taloga na klipu i ventilima, Omogućuju ujednačenu distribuciju smeše kod višecilindričnih motora, Omogućuju brzo i lako startovanje i pri niskim temperaturama, Pravilno sagorevaju u motoru pri niskim temperaturama, Imaju povoljan sastav izduvnih gasova, sagorevaju bez dima i čađi Ne razređuju ulje svojim kondenzatom Imaju dobru otpornost prema detonatnom sagorevanju (važi za oto motore), pa mogu raditi i sa višim stepenima kompresije. Zbog nepogodnog transporta odnosno distribucije gasna goriva imaju ograničenje u upotrebi i to im je najveća mana.

Gasna goriva su vrlo pogodna za primenu u motorima SUS. Kao alternativna goriva za motore SUS moguće je razmatrati sledeća gasna goriva: 1. 2. 3. 4. tečni naftni gas, tečni prirodni gas, komprimovani prirodni gas i vodonik.

TEČNI NAFTNI GAS (TNG) TNG je jedno, od gasovitih goriva, na koje se ozbiljno računa kao zamena za goriva naftnog prekla. TNG se dobija tokom procesa prerade nafte (5 -10%) ili sintetskim putem iz prirodnog gasa. U rafinerijskim smešama ima više od 95% propana koji je izvanredno gorivo po isparljivosti i oktanskom broju. Po motorskim kriterijumima TNG spada u kvalitetnija goriva, jer je propan bolji od postojećeg supera a butan od premium benzina. .

PRIRODNI (ZEMNI) GAS Zemni gas je redovno prisutan u nalazištima nafte bilo kao izdvojen, bilo kao rastvoren u nafti. Glavni sastojak prirodnog gasa je metan CH 4, a pored njega, u manjim količinama se nalaze negorivi gasovi (ugljen dioksid (CO 2), azot (N 2), i kiseonik (O 2). U prirodnom gasu, koji se nalazi uz ležišta nafte, nalaze se i etan (C 2 H 6), propan (C 3 H 8) i butan (C 4 H 10), a u manjoj meri i ostali ugljovodonici. Prirodni gas je uvek u gasovitom stanju, tako da se pri skladištenju mora sabijati pod vrlo visokim pritiskom, oko 200 bar, (komprimovani prirodni gas - KPG), što znači da rezervoari i instalacija moraju imati posebnu konstrukciju. Zato takvi rezervoari i instalacije još uvek nisu pogodni za ugradnju u motorna vozila, mada se u svetu, pa i kod nas, uveliko eksperimentiše sa pogonom motornih vozila na prirodni gas.

Sa ekološkog aspekta, prirodni gas daje znatno manju emisiju štetnih materija što ga čini veoma pogodnim. Mnogobrojnim ispitivanjima širom sveta utvrđeno je da se može emisija: - ugljovodnika za više od 93 %, - ugljen dioksida za više od 30 %, - azotnih oksida za više od 60 % i - ugljen monoksida za više od 65 %. smanjiti Ukupno smanjenje emisije zavisi od primenjene metode i kvaliteta kao i prilagođavanja vozila korišćenju prirodnog gasa kao motornog goriva. Uticaj KPG na emisiju izduvnih gasova iz vozila

VODONIK Vodonik će u budućnosti sigurno igrati važnu ulogu kao motorno gorivo, jer može da se proizvodi u praktično neograničenim količinama iz obnovljivih izvora. Sa druge strane on je prvorazredno ekološko gorivo, jer su produkti njegovog sagorevanja izuzetno čisti (elektromobili su tzv. ZEV – Zero Emmision Vehicles, odnosno vozila sa nultom emisijom). Pored toga, vodonik raspolaže najvišim sadržajem energije po jedinici mase. Trenutno su u fazi razvoja vozila koja koriste motore sa unutrašnjim sagorevanjem i električni automobili, koji pogone gorive ćelije. Glavnu prepreku masovnijoj upotrebi vodonika predstavlja njegov relativno nizak sadržaj energije po jedinici zapremine i nestabilnost na sobnoj temperaturi. Ovo predstavlja veliki problem njegovog transporta i skladištenja.

ALTERNATIVNA TEČNA GORIVA Kao najperspektivnija alternativna tečna goriva smatraju se goriva na bazi alkohola. Alkoholi se mogu koristiti kao čista alkoholna goriva ili kao mešavine sa tečnim naftnim gorivima u različitim procentima. Alkoholi se dobijaju od materija biljnog porekla i mogu se proizvesti iz obnovljivih izvora energije, često se nazivaju i bio gorivima. Biogoriva predstavljaju goriva koja imaju pozitivne efekte na zaštitu životne sredine, odnosno na smanjenje emisije CO 2. Alkoholna goriva imaju sledeće dobre osobine: - lako obrazuju smešu sa vazduhom, - imaju dobru toplotnu moć i brzinu sagorevanja, - dobru otpornost na detonacije, - pogodna su za distribuciju i manipulaciju i dr. . Zbog svojih osobina su jednostavna zamena za tečna naftna goriva.

U odnosu na konvencionalna goriva, koja su po hemijskom sastavu uglavnom ugljovodonici, biogoriva imaju kiseonik u svom sastavu, pa se zato još nazivaju i oksigenovana goriva ili oksigenati. Ova goriva, generalno, imaju dobre karakteristike prilikom primene motorima SUS. Ukoliko se dodaju motornim benzinima povećavaju oktanski broj goriva. Najveća mana im je raslojavanje koja dolazi do izražaja prilikom mešanja sa gorivima fosilnog porekla, koje je izraženije na niskim temperaturama. Najveće šanse za upotrebu kao tečna biogoriva imaju: - metil i - etil alkoholi.

OSNOVNE KARAKTERISTIKE TEČNIH GORIVA DONJA TOPLOTNA MOĆ GORIVA – Hd (k. J/kg) Donja toplotna moć goriva predstavlja količinu toplote koju razvija 1 kg goriva pri potpunom sagorevanju nakon koga produkti sagorevanja ostaju u gasovitom stanju. Od ove karakteristike goriva direktno zavisi razvijena količina toplote u motoru, a time i razvijena snaga. SKLONOST GORIVA KA UPALJENJU Sklonost goriva ka samoupaljenju je najvažnija karakteristika dizel goriva. Kod njih je bitno da se upaljenje obavi u što kraćem vremenu nakon ubrizgavanja. Pokazatelj sklonosti goriva ka samopaljenju se definiše kao cetanski broj goriva (CB). Cetanski broj goriva se određuje na specijalnim ispitnim motorima.

STEHIOMETRIJSKA KOLIČINA VAZDUHA – Lmin Stehiometrijska količina vazduha predstavlja minimalnu teorijsku količinu vazduha neophodnu za potpuno sagorevanje 1 kg goriva. Ova veličina direktno zavisi od sastava goriva. Za pojedine vrste goriva stehiometrijska količina vazduha je različita. Za goriva naftnog porekla (benzin i dizel) iznosi: - za benzin Lmin = 14, 7 – 14, 9 kg vazduha/kg goriva - za dizel gorivo Lmin = 14, 3 - 14, 5 kg vazduha/kg goriva U motoru se retko kada radi sa teorijskom stehiometrijskom kolčinom vazduha. Kao parametar koji definiše sastav sveže smeše goriva i vazduha koristi se koeficijent viška vazduha (λ). λ predstavlja odnos stvarne količine vazduha (Lstv) potrebne za sagorevanje 1 kg goriva prema minimalnoj teorijskoj količini vazduha (Lmin) potrebnoj za potpuno sagorevanje 1 kg goriva. Praktično motor može raditi sa tri vrste smeše: λ= 1 teorijska ili stehiometrijska smeša, λ > 1 siromašna semša i λ < 1 bogata smeša. Koeficijenat viška vazduha je bitan pokazatelj za rad motora koji utiče na kvalitet odvijanja procesa sagorevanja.

GRANICA UPALJIVOSTI SMEŠE Granice upaljivosti smeše definišu oblast sastava smeše goriva i vazduha u kojoj je moguće ostvariti sigurno upaljenje smeše Pri suviše siromašnoj ili bogatoj smeši nemoguće je upaljenje i sagorevanje homogene smeše. Zbog toga se definiše donja i gornja granica upaljivosti. Ove granice predstavljaju granične vrednosti sastava smeše pri kojoj je moguće sagorevanje. Granice upaljivosti homogene smeše Granice upaljivosti zavise od: - vrste i sastava goriva, - njegove isparljivosti, - sposobnosti obrazovanja smeše, - od radnih uslova motora, - temperature, - zaostalih produkata sagorevanja i dr. 249

OTPORNOST GORIVA KA DETONACIJI Ovo je važna karakteristika za OTO motore. Merilo otpornosti goriva prema detonaciji definisana je oktanskim brojem. Detonacija je pojava burnog sagorevanja jednog dela smeše ispred regularnog fronta plamena. Detonacija je negativan vid eksplozivnog sagorevanja koje može ugroziti normalno funkcionisanje OTO motora. Vrsta, sastav i karakterisike goriva bitno utiču na njegovu otpornost na detonaciju. Oktanski broj goriva je predstavljen procentom izooktana (C 8 H 16) u smeši sa normalnim heptanom (C 7 H 16), koja detonira pri istim uslovima kao i ispitivano gorivo. Određivanje oktanskog broja goriva određuje se po standardizovanim metodama na specijalnim jednocilindričnim (CFR) motorima, pri čemu se uzima da izooktan ima referentni oktanski broj 100 a normalni heptan ima oktanski broj nula. 250

TEMPERATURA SAMOPALJENJA GORIVA Temperatura samopaljenja predstavlja temperaturu upaljenja pripremljene smeše pod dejstvom sopstvene energije sabijene gasne smeše. Dizel gorivo ima nižu temperaturu samopaljenja (oko 750 – 800°K), u odnosu na benzin čija je temperatura samopaljenja oko 850 – 900°K. TEMPERATURA PALJENJA GORIVA Temperatura paljenja predstavlja temperaturu pri kojoj se gorivo pali u prisustvu stranog izvora energije (plamena i dr. ). U ovom slučaju dovedena energija se troši i na isparavanje i obrazovanje smeše. Kod lako isparljivih goriva ova temperatura je niža. Tako je kod benzina ova temperatura niža nego kod dizel goriva. 251

TEMPERATURA KRISTALIZACIJE, TEMPERATURE ZAMUĆENJA I STINJAVANJA Ova temperatura definiše karakteristiku goriva na niskim temperaturama. Tada dolazi do izdvajanja težih lančanih ugljovodonika (parafina) u gorivu. Ove temperature su bitnije za dizel goriva. Sa kristalizacijom najpre počinju teška dizel goriva. SADRŽAJ SUMPORA Sadržaj sumpora je važan sa aspekta zagađenja okoline kao i ubrzanog habanja pojedinih delova motora. Povećan sadržaj sumpora negativno utiče na ove pojave. Procenat sumpora u gorivu najviše zavisi od porekla tj sastava sirove nafte. 252

KRIVA ISPARAVANJA (DESTILACIJE) Kriva isparavanja definiše procenat goriva koji isparava pri određenoj temperaturi destilacije. Temperature, na kojima određeni procenat goriva predestiliše zavise od sastava goriva. Krive destilacije za pojedina goriva PROCENAT PEPELA, KOKSA, AROMATA Sve ove a i druge karakteristike su bitne za motorska goriva 253