V životě a zejména ve světě vysoce výkonných automobilů existují určitá očekávání. Dary jsou: koňská síla stojí peníze; váš motor nikdy nedělá tolik síly, kolik si myslíte, že by měl; podvozková dynos vás vždy drží zpátky a výkonné motory potřebují dobré (čtěte drahé) palivo. Většina z výše uvedeného je pravdivá, snad kromě posledního.
Co kdybychom vám řekli, že existuje jednoduchý způsob, jak smíchat dvě obecně dostupná paliva, která by zvýšila oktanové číslo směsného paliva a současně snížila náklady na galon. Věřil bys tomu? Skeptici už kroutí hlavou, ale je to pravda. Jediným problémem je, že existuje několik jednoduchých pokynů k míchání a budete potřebovat čerpací stanici, která prodává E85.
Hned začnou bučet ptáci kňučet o všech negativech E85. Ale tento příběh není o E85 - je to o E30 a E50. Tato čísla se vztahují k procentu ethanolu v palivu. Například téměř všechno prémiové palivo prodávané v této zemi je E10 a je tu už léta. Smícháním prémiové pumpy (nebo 91, pokud chcete) s E85 můžete vytvořit vlastní směs vysoce oktanového paliva.
Úspora nákladů díky lepší chemii
Jednoduše řečeno, pokud smícháte 5 galonů plynu s 91 oktanovým čerpadlem s 5 galony E85, získáte 10 galonů 96-oktanového paliva, které je velmi blízké E50, nebo 50% ethanolu a 50% benzínu. (Pokud jsme pedantičtí, ve skutečnosti se to počítá na E48.) Nejlepší na tom je, že pro většinu zemí stojí E85 přibližně o jeden dolar méně za galon než čerpání prémie.
V Kalifornii se naše předražená pumpa prodává za zhruba 3,60 USD za galon, zatímco E85 se prodává za 2,20 USD. Smíchejte tyto dva dohromady a vytvořte 50-50 mix a získáte 3,60 + 2,20 / 2 = 2,90 $ za galon. Právě jsme vytvořili 96-oktanové palivo, které stojí méně než 91-oktan (2,90 $ proti 3,60 $). To ušetří 14 $ za 20 galonů paliva.
Je v tom háček? Samozřejmě že existuje. Oktan nedostanete za nic. Pokud spálíme galon benzínu E10, vytvoří to ekvivalent 11 800 BTU tepla. Spálením galonu čistého ethanolu vznikne 76 100 BTU tepla - nebo přibližně o 32 procent méně tepla než benzín. To znamená, že pokud převedeme na čistý ethanol, musíme spálit zhruba o 35 procent více paliva.
Pokud uvažujeme o přimíchání 20 až 40 procent dalšího ethanolu s benzínem (pamatujte, že ve většině čerpacích plynů je již 10 procent ethanolu), vyžaduje to dodat více paliva do motoru, aby se vyrovnalo snížené teplo vznikající při spalování smíšeného paliva a vytvořit správný poměr vzduchu a paliva.
Čerpadla mixéru lze stále častěji nalézt na Středozápadě, kde nová auta těží z přidaného oktanu. Studie prokázaly, že E30 může zvýšit kilometrový výkon u čtyřválcových přeplňovaných motorů, jako je Mustang EcoBoost, zvýšením oktanového čísla. Díky tomu může motor běžet agresivnější mapu jisker OE, která vede k lepšímu kilometrovému výkonu - za předpokladu, že můžete držet nohu z plynu!
Pro pouliční motor s karburátorem bude potřebovat větší trysky a možná konverzi měřicího bloku pro typický karburátor ve stylu Holley 4150. Motory EFI budou požadovat odpovídající zvýšení šířky pulzu na vstřikovačích. Je možné, že motor EFI může potřebovat větší vstřikovače, aby se přizpůsobil požadovanému dalšímu objemu paliva.
Hodně z toho závisí na počáteční velikosti vstřikovačů motoru. Bez ohledu na velikost vstřikovače však všechny motory EFI, které používají smíšené palivo, vyžadují rekalibraci melodie. Ideální situace by byla mít jednu kalibraci pro benzín s čerpadlem E10 a druhou pro E30 nebo E50, kterou lze snadno přepnout na základě spotřeby paliva.
Tato myšlenka také vyžaduje, aby uživatel ručně míchal tato paliva. Na Středozápadě je několik míchacích čerpadel, ale je jich málo. Pro většinu uživatelů smíšeného paliva to tedy bude vyžadovat určitou matematiku, aby přišli s požadovanou palivovou směsí. Ale vy jste auto - to je snadné. Je to tak snadné, že jsme dokonce vytvořili graf, který nám pomůže s poměry.
Graf 1
Domácí chemie 101
Pojďme se nyní věnovat základům míchání E85. I když by se mohlo zdát, že míchání paliv pro oktan by bylo přímým procentním mixem jako u benzinu, E85 funguje trochu jinak. Pokud smícháme 5 galonů 91-oktanového plynu s 5 galony 100-oktanového závodního plynu (oba bezolovnaté), bude výsledkem 10 galonů 95,5 oktanového benzínu. Směsný vztah etanolu však má málo známou výhodu. Malá procenta směsi, jako je E30, mají mnohem větší dopad na oktanové číslo. To také znamená, že přechod z E70 na E85 přináší velmi málo, pokud jde o zvýšené hodnocení proti klepání (AKI). To spadá do kategorie zákona o snižování návratnosti.
V tabulce Blending Chart Number 1 si všimněte, jak E30 vylepšuje standardní 91-oktanový E10 na 93-oktanové číslo. Jedná se o zvýšení celkového obsahu ethanolu pouze o 20 procent, protože čerpací plyn již obsahuje 10 procent ethanolu. Nebo, v Blending Chart 3, vytvoření E30 narazí na ten 89-oktanový benzín na inspirujících 92 oktanů. Obě tyto snahy o kombinování zvyšují AKI o tři plná čísla.
Pohyb v koncentraci, jako přechod z E65 na E85, negeneruje stejný 3bodový skok v oktanu. Dalším příkladem je podle Steva VanderGriend, technického manažera společnosti ICM, který provozuje závody na výrobu etanolu po celých Spojených státech, benzín běžné kvality začíná jako 84 oktanové palivo a s pouhými 10 procenty přidaného etanolu AKI poskočí o tři body na 87.
Graf 2, 3
Body vs. Procent
To je také dobré místo pro tkaní v odstavci o sémantice. Někteří méně renomovaní oktanové zesilovače v regálech obchodů s místními součástmi budou tvrdit, že zvýší oktan o tři nebo čtyři body. Rozhodující slovo v těchto nárocích je „point“. Bod je definován jako desetina čísla nebo „0,10“. Podle definice představují tři body 0,3 oktanového čísla. To znamená, že smícháním této tajemné kapaliny se zvýší oktanové číslo vašeho paliva o tři body - nebo přesunete 91,0-oktanové palivo na 91,3-oktanové. To není velký problém, zvláště s ohledem na cenu půllitru i těch levnějších věcí.
Náš předchozí příklad výroby E30 s 91 oktanovým palivem zvýšil AKI o tři plná čísla, z 91 na 94 AKI. Tento malý kousek sémantiky si zaslouží zdůraznění kurzívou. Pamatujte si na to, až se příště nějaký prodejce hadího oleje pokusí vyfouknout kouř z vaší výfuku o sýrové tři body.
Obavy z ethanolu
Tyto malé směsi E30 až E50 udržují velké procento benzínu. Výhoda zde spočívá v tom, že pokud elektrické palivové čerpadlo vašeho pouličního vozu není dimenzováno pro použití s E85, lze obecně považovat za kompatibilní směsný poměr E50 nebo méně. Pro jistotu byste se měli poradit s konkrétním výrobcem čerpadla, ale lehká směs E30 by neměla způsobovat žádné problémy.
Pojďme se také zabývat údajnými problémy připisovanými používání etanolu ve starších automobilech. Naše vlastní experimenty a výzkumy nevystopovaly zdroj mnoha onemocnění, ale nikoliv alkohol v palivu, ale spíše vysoké procento aromatických přísad používaných ve všech benzínech čerpadel. Tyto aromatické látky jsou často spojeny pod zkratkou „BETX“. Toto je chemická zkratka pro benzen, ethylbenzen, toluen a xylen.
Jedním z nejlepších způsobů, jak zjistit, jaké procento ethanolu je ve vaší nádrži, je senzor, jako je tento multimetr od společnosti Innovate Motorsports (vlevo). Tento měřič používá tovární snímač GM flex paliva k rychlému výpočtu procenta ethanolu v systému. Zde nastavená obrazovka ukazuje procento ethanolu 50,6, motor běží na volnoběh na 12,7 palce rtuti („Hg), Lambda je aktuálně na 0,95 (odpovídá poměru vzduch-palivo 13,95: 1) a teplota paliva je 70,6 ° F. Existují také jednoduchí testeři, kteří určují procento etanolu v E85, což je dobrý nápad, protože vláda nyní definuje E85 jako jakékoli procento etanolu mezi 51 a 83 procenty v závislosti na ročním období.
Tyto aromatické látky jsou v benzinu přítomny kdekoli od 20 do 25 procent (a někdy i více) objemu. Samotné aromáty BETX nejsou nutně nebezpečné. Jsou však zodpovědní za mnoho problémů v palivových systémech, jako je zabíjení gumových palivových potrubí a ovlivňování malých gumových dílů v karburátorech.
Stejně důležitý je nebezpečný vedlejší produkt vzniklý po spálení BTEX, který vytváří takzvané ultrajemné částice (UFP). Tyto částice jsou dostatečně malé, aby se dostaly do plic a cestovaly přes membrány a přímo do krevního řečiště. Špatný. Smícháním etanolu s palivem mohou palivové společnosti snížit koncentraci BETX v palivu. Naopak paliva bez alkoholu prodávaná v mnoha středozápadních státech obsahují mnohem vyšší procento BTEX, aby kompenzovaly ztrátu etanolu v palivu.
Pokud uvažujete o tom, že ve svém karburátorovém motoru poběžíte více než E30 procento ethanolu, možná budete chtít zvážit tyto zelené dávkovací bloky E85 (vlevo), které jsou kalibrovány pro E85. Pokud používáte pouze E30, je pravděpodobné, že se dostanete pryč jednoduchým zvýšením tryskání. . Vypočítali jsme, že provoz E30 by měl vyžadovat zvětšení velikosti trysek o dva až tři, aby se vyrovnala chudší směs ve srovnání s čerpacím plynem E10. Může být také dobrý nápad změnit nečinnost a vysokorychlostní krvácení o něco menší, aby se zachoval vztah. Ethanol má vyšší měrnou hmotnost než benzín, takže přidání E30 může mírně ovlivnit hladinu plováku (vpravo), proto tomu věnujte pozornost. Hustší palivo způsobí, že plovák bude sedět výše na palivu, což účinně sníží hladinu plováku.
Co je v pohodě, než být v pohodě
Další výhodou zvyšování obsahu ethanolu v palivu je něco, čemu se říká latentní výparné teplo. Hlavní výhodou míchání ethanolu s benzínem je zvýšený chladicí účinek, který vzniká při odpařování ethanolu. Když voda změní stav z kapaliny na plyn, odebírá během přeměny teplo. Když se pot odpaří z pokožky, ochladí vaše tělo odvedením tepla.
Totéž se děje uvnitř sacího potrubí. Ethanol je při odvádění tepla ze sacího traktu více než dvakrát účinnější než benzín. Součinitele latentního tepla jsme uvedli v grafu 4. Vidíte, že voda je opravdu dobrá při vytahování tepla ze vzduchu. Proto vstřikování vody u přeplňovaných motorů funguje tak dobře.
Graf 4
Vysoká latentní tepelná schopnost ethanolu ochlazuje nasávaný vzduch, což snižuje požadavky na oktan v motoru. To nemusí znít moc, ale zvažte studii dokončenou OE v 70. letech. Zkouška zjistila, že při každém snížení teploty nasávaného vzduchu o 25 stupňů se snížil požadavek na oktan v motoru o 1 celé číslo.
Pokud použijeme směs benzinu a ethanolu, která dokáže snížit teplotu nasávaného vzduchu o 25 stupňů, znamená to, že motor by nyní mohl vyrábět stejný výkon s jedním menším oktanovým číslem paliva. Ale přidání etanolu také zvyšuje oktanové číslo, a proto je míchání paliva tak pozitivním krokem.
RON, MON a R + M / 2
Palivový průmysl poprvé navrhl oktanový test pro benzín již v roce 1932. U časných motorů s nízkou kompresí, které nebyly příliš účinné, se zdálo, že motorová oktanová čísla (MON) mají větší váhu. Ale motory pozdního modelu, zejména zážehové motory s přímým vstřikováním, mají sklon klást větší důraz na testování Research Octane Number (RON). Hodnocení moderních paliv v USA průměrují dvě čísla přidáním RON a MON a následným vydělením 2 (RM / 2). Následuje popis každého testu.
Test oktanového čísla (RON)
Toto hodnocení využívá jednoválcový motor pracující při 600 ot./min. Tato zkouška využívá pevné časování zapalování 13 stupňů a přednastavenou teplotu vstupního vzduchu 52 stupňů C (125 stupňů F). Kompresní poměr se u paliva mění. Oktanové číslo se stanoví smícháním n-heptanu (0 oktanu) s isooktanu (100 oktanu). Smícháním dvou paliv vznikne RON. Například smícháním 90 procent isooktanu a 10 procent n-heptanu se získá palivo 90 RON.
Test oktanového čísla motoru (MON)
Někteří to považují za reprezentativnější použití naloženého. Tato zkouška také používá jednoválcový motor, kde se časování zapalování mění od 14 stupňů do 26 stupňů BTDC. Test MON předehřívá teplotu paliva na 300 stupňů. F (149 stupňů C).
Tento graf uvádí čísla výzkumu, motoru a AKI jak u prémiových čerpadel, tak u směsí etanolu a benzínu. Ne vždy to budou tvrdá a rychlá čísla, protože palivo a procenta čerpání se v USA v USA značně liší. Ale tato čísla nabídnou vztah mezi RON a MON a tím, co lze vytvořit smícháním prémie čerpadla s ethanolem. Některé z těchto údajů pocházely z iniciativy Urban Air Initiative .
| Premium E10 | E30 | E50 | E85 | |
| RON | 92.1 | 100.5 | 105 | 108 |
| MŮJ | 84 | 87.5 | 88 | 92 |
| SZO | 88.1 | 94 | 96.5 | 100 |
Praktické aplikace
Aplikujme to tedy na typický pouliční vůz s atmosférickým sáním a karburátorem na tažném pruhu. Řekněme, že máme normálně nasávaný maloobjemový Chevy s výkonem 383 k, s celkovým kompresí 10,75: 1, dobrými hlavami, pěknou vačkou s hydraulickým válečkem, pevným průtokem sání a mechanickým sekundárním karburátorem o výkonu 750 cfm.
V tomto příkladu předpokládejme, že funguje dobře na benzín s 91 oktanovými čerpadly, ale musíme načasování vytáhnout zpět o tři stupně celkového načasování (z 36 na 33 stupňů), abychom zabránili chrastění (detonaci) motoru v horkých dnech. Pojďme také dát tryskání na 75 primárních a 83 sekundárních bez napájecího ventilu na sekundární straně.
Existuje mnoho starších palivových čerpadel, které nemají hodnocení pro E85. Ale u směsí s E50 nebo méně často tato čerpadla budou pracovat s vyšší mazivostí, která je přítomna s vyšším procentem benzínu oproti ethanolu. Jedná se o karburátor Holley Ultra XP E85, který lze použít s E50 nebo vyššími koncentracemi směsného paliva. Pokud byste tento karburátor provozovali s E50, určitě by to vyžadovalo štíhlejší tryskání a možná nějaké změny odvzdušnění, abyste vytvořili přesnou křivku paliva.
Nyní přidáme k našemu 91-oktanovému čerpacímu plynu stříkající E85, abychom vytvořili palivo E30. Tím se směs mírně nakloní. Udělali jsme matematiku a to by mělo vyžadovat přidání možná tří velikostí trysek do přední i zadní trysky. V našem výše uvedeném příkladu to znamená 78 trysek v primárním a 86 trysek v sekundárním. S vyšším procentem ethanolu může být toto palivo provozováno bohatší bez snížení výkonu, takže na to pamatujte. Vždy je lepší být trochu bohatý než mírně štíhlý. Bude to dobrý výchozí bod pro další testování.
Jedním ze způsobů, jak snadno otestovat procento paliva, abychom se ujistili, že jsme jej správně namíchali, je balíček měřidel Innovate Motorsport, který čte obsah etanolu a dodává poměr vzduchu a paliva ze senzoru kyslíku (O 2 ). Tady to bude komplikované, protože čísla ze senzoru O 2 nebudou přesná.
Graf 5
V našem průvodním grafu uvidíte, že jakékoli přidání ethanolu do paliva (včetně 10% přidaného k téměř veškerému palivu čerpadla) má vliv na to, co se nazývá stechiometrický poměr benzinu a vzduchu. Čistý benzín má stechiometrický poměr 14,7: 1. Přidejte 10% ethanolu a tento poměr klesne na 14,1: 1. I mírná změna E30 posune stechiometrické číslo z 14,7: 1 na 12,9: 1. To může být velmi rychle matoucí.
To je důležité, protože většina (pokud ne všechny) poměroměry vzduch-palivo používají jako referenční číslo pro benzín 14,7: 1. Pokud ale používáte E30, toto zobrazené číslo bude číst mnohem bohatší než u přímého benzínu. Nebudeme zacházet do všech podrobností, proč se to děje, protože vysvětlení by zdvojnásobilo délku tohoto příběhu.
Obecně řečeno, palivové motory s E20 až E50 nevyžadují změny v časování zapalování. Výzkum naznačuje, že nízká procenta míchání by se mohla zlepšit o 1 nebo 2 stupně méně načasování.
Pro snadnou opravu můžete přepnout měřicí přístroj tak, aby četl tzv. Lambda. Lambda je technický výraz pro poměr vzduch-palivo, vyjádřený jinak. Stechiometrické číslo poměru vzduch-palivo (Lambda) pro všechna paliva (benzín, methanol, ethanol a další) je 1,0. Jakákoli směs bohatší než Lambda je vyjádřena jako číslo menší než 1,0 - jako 0,85. Libovolný poměr vzduchu a paliva chudší než stechiometrický je vyjádřen jako číslo větší než 1,0, například 1,15.
Chcete-li to usnadnit, nezapomeňte, že dobrým místem pro zahájení ladění pomocí směsi E30, E50 nebo jakékoli jiné směsi by bylo převést váš měřič na čtení v Lambda a střílet na WOT směs 0,80 až 0,85. Jakmile vaše ladění dosáhne tohoto bodu, můžete jej doladit a určit, co váš konkrétní motor chce. Při ladění na tažném pruhu vždy sledujte rychlost pasti. Pokud změna ladění zvýší rychlost pasti, provádíte změny správným směrem.
Toto karburátorové odstředivé vyfukování LS pomocí turbodmychadla Vortech by bylo dokonalým kandidátem na palivovou směs E30 / E50. V této aplikaci jsme vyrobili 500 hp na zadních kolech za použití 100 oktanového závodního plynu, ale pravděpodobně by to ještě zvýšilo výkon na E50 kvůli nižší teplotě nasávaného vzduchu.
Ukážeme si, jak Lambda pracuje s přímým benzínem. Pokud vynásobíme stechiometrický poměr vzduchu a paliva u benzínu (14,7: 1) krát Lambda 0,85, dostaneme 12,5: 1, což je bezpečný poměr vzduchu a paliva pro začátek s benzínem pro ladění WOT. Pamatování, že Lambda je pro každé palivo vždy 1,0, činí ladění části škrticí klapky mnohem snazší, než si pamatovat poměr maximálního výkonu vzduch-palivo různých paliv, jako jsou E30 nebo E50.
V tomto příběhu jsme se dotkli spousty materiálů týkajících se výhod míchání etanolu s benzínem. Bude ještě třeba odpovědět na mnoho podrobností, jako je výpočet nárůstu tryskání v karburátorech, výpočet velikosti vstřikovače, aby se zjistilo, zda vaše současné vstřikovače mají dostatek „světlého prostoru“ pro dodávání dalšího paliva požadovaného přidaným ethanolem. Pokud je o tento tuningový přístup dostatečný zájem, můžeme se vrátit s dalšími informacemi a možná i několika praktickými tuningovými testy s karburátorovým motorem, abychom ukázali, jak se to všechno odehrává.