Polityka prywatności - poznaj szczegóły » [ X ]
PODZIEL SIĘ


OCEŃ
3.7

Wacha się nie waha

Jak powstaje benzyna, jak się spala i co my, motocykliści, możemy zrobić, żeby wizyta na stacji benzynowej nie oznaczała bankructwa.

Kto nie chciałby mieć kranu z benzyną w przydomowym ogródku – ręka do góry! Takie marzenia zapewne od czasu do czasu nas dopadają. Zejdźmy jednak na ziemię – źródła naftowe tryskające przed domem pojawiają się bowiem jedynie w filmach. Nam, zwykłym motocyklistom, nie pozostaje nic innego, jak grzecznie podjechać pod dystrybutor, a potem sięgnąć do portfela i zapłacić tyle, ile pokaże jego licznik. Nie ma innego wyjścia.

Matka Natura: na początku był plankton

Nie mielibyśmy tego drogocennego płynu, gdyby nie Matka Natura. Jego historia zaczęła się przed wieloma milionami lat od planktonu. Małe stworzonka, których środowiskiem był prehistoryczny ocean – dokonawszy żywota – osiadały na dnie. Po dziesiątkach, setkach tysięcy lat utworzyły one grubą warstwę materiału organicznego. Zamknięty ze wszystkich stron, poddany działaniu wysokich temperatur i ciśnieniu plankton wszedł na drogę przemian chemicznych. W temperaturze przekraczającej 150O C nastąpił tzw. kraking (rozerwanie cząsteczek przez wysokie ciśnienie i temperaturę), który był pośrednim etapem powstawania gazu ziemnego. Wreszcie, odbywające się pod wysokim ciśnieniem (głębokość!) i temperaturze (w głębokich warstwach Ziemi trwały procesy tektoniczne) wspomniane procesy chemiczne spowodowały, że proces przemiany materiału organicznego w ropę naftową i gaz ziemny dobiegł mety.

Rewolucja techniczna spowodowała, że człowiek zaczął szukać źródła energii dla swoich coraz liczniejszych maszyn. Gdy trafił na ropę, rozpoczął się etap doskonalenia procesu przeróbki tego surowca. I oto dziś mamy do czynienia z bardzo długą drogą, którą ropa naftowa przechodzi, zanim stanie się paliwem. W zależności od miejsca wydobycia, ropa ma różny skład chemiczny – średnio zawiera około 85% węgla, 13% wodoru, do 7% siarki i kilka procent tlenu. Jest to wartościowe i jeszcze do niedawna bardzo tanie źródło energii.



Czym jest benzyna, czyli co lejemy

Po dotarciu do rafinerii surowa ropa jest najpierw destylowana. Oprócz innych produktów, otrzymuje się z niej lotne związki węglowodorowe, które po skropleniu (ten proces nosi nazwę rafinacji) stają się podstawowym składnikami benzyny. Substancje pozostałe po destylacji, raz jeszcze poddawane krakingowi (proces rozrywania wiązań cząsteczkowych pod wpływem temperatury), zmieniają się w przeróżne substancje chemiczne służące m.in. do produkcji tworzyw sztucznych, olejów syntetycznych czy lekarstw.

Powstałą w wyniku rafinacji surową benzynę poddaje się uszlachetnianiu. Polega ona na dodawaniu do niej będących tajemnicą każdego producenta składników podwyższających liczbę oktanową, chroniących przed zamarzaniem lub zapobiegających zanieczyszczaniu wtryskiwaczy paliwa i komór spalania. W zależności od liczby oktanowej, benzyny są też odpowiednio barwione.

Benzyna jest tylko jednym z produktów uzyskiwanych z przeróbki ropy naftowej, bez których o jeździe motocyklem nie mogłoby być mowy. Nie wolno zapomnieć i o asfalcie, niezbędnym do budowy dróg, i o innych produktach: olejach do smarowania, tworzywach sztucznych na owiewki i obudowy, sztucznym kauczuku do produkcji opon czy piankach do tapicerowania kanapy. Nie trzeba chyba nikomu udowadniać, że nie tylko nasze hobby ropą naftową stoi, że zależą od niej losy państw. Kto zajmuje się ropą i jej przetworami, ten ma żyłę złota – zarabiają na niej i producenci surowca, i gracze giełdowi, i nakładające podatki państwo, i koncerny naftowe. Prześledźmy drogę, którą pokona benzyna, zanim ulotni się w postaci spalin.

Zanim iskra rozpęta piekło

Bez tlenu nie ma mowy o procesie spalania – to wiemy ze szkoły. Obojętnie, czy chodzi o spalanie benzyny w silniku, drewna na ognisku, czy węglowodanów w mięśniach człowieka uprawiającego sport. Teoretycznie optymalna proporcja benzyny i powietrza w mieszance paliwowej wynosi około 14,7 części wagowych powietrza na jedną część wagową paliwa. Tę proporcję określa się jako lambda = 1. Czyli aby spalić 1 kg benzyny trzeba do silnika dostarczyć 14,7 kg powietrza. Ponieważ 1 m3 powietrza w temperaturze 20O C waży około 1,204 kg, oznacza to, że aby spalić 1 kg benzyny trzeba około 12 m3 powietrza. Jest to przestrzeń ładunkowa małego samochodu dostawczego.

W przypadku silników motocyklowych jest pewien problem. Polega on na tym, iż z powodu niewielkich pojemności skokowych poszczególnych cylindrów podczas pracy na biegu jałowym przy niskim obciążeniu trzeba podawać mikroskopijne dawki paliwa. W silnikach gaźnikowych nie było z tym kłopotów, jednak w elektronicznych, sekwencyjnych układach wtryskowych wtryskiwacze muszą podać paliwo w niewiarygodnie krótkim czasie. Na dodatek powinno być ono dokładnie rozpylone i tworzyć z powietrzem możliwie jednorodną mieszankę. Do pomiaru składu mieszanki służy sonda lambda, mierząca zawartość tlenu w strumieniu spalin. Na podstawie jej wskazań elektroniczny układ sterujący wprowadza konieczne poprawki.

Jeżeli wartość lambda wzrośnie do 1,35, co odpowiada bardzo ubogiej mieszance, lub jeżeli spadnie do 0,75, co oznacza, że mieszanka jest za bogata, wtedy płomień gaśnie i paliwo ucieka na zewnątrz jako trujący, bo niespalony węglowodór. Zimny silnik gaśnie podczas rozruchu, ponieważ cząsteczki paliwa osiadają na nierozgrzanych ściankach kanału dolotowego i cylindrów. Wzbogacenie mieszanki pozwala pokonać ten problem. Wzbogacenie mieszanki do lambda = 0,85 wpływa oprócz tego pozytywnie na moc i reakcję silnika. Odbywa się to jednak kosztem wzrostu zużycia paliwa.

Spaliny szybkie jak dźwięk

W drodze do komory spalania strumień gazów przechodzi przez najwęższe miejsce kanału dolotowego – przy zaworze ssącym, gdzie osiąga prędkość 1188 km/h, czyli 330 m/s (prędkość dźwięku w temperaturze 15O C wynosi 1062 km/h). Obroty rzędu 12 000/min oznaczają, że ssanie musi się zakończyć w zaledwie około 0,003 sekundy. W silnikach o wysokiej wydajności podczas tego suwu wpływa do cylindra mieszanka o objętości od 90 do 105% jego pojemności skokowej. W cylindrze o pojemności 200 cm3 będzie to od 180 do 210 cm3 mieszanki paliwowo- -powietrznej. Z tego współczynnika (zwanego współczynnikiem napełnienia) wynika rzeczywisty stopień sprężania silnika. Wysoki stopień sprężania mieszanki pozwala uzyskać większą moc.

Teoretyczny stopień sprężania ma jednak swoje granice. Gdy jest za wysoki, wskutek wysokiej temperatury mieszanka paliwa i powietrza spala się wybuchowo chwilę po zapłonie. Mówimy wtedy o spalaniu stukowym. Może ono wystąpić także w razie za ubogiej mieszanki – z powodu zbyt wczesnego zapłonu lub gdy paliwo ma za niską liczbę oktanową. W tym drugim przypadku pomoże tylko zastosowanie paliwa o możliwie wysokiej liczbie oktanowej, w większości silników nie daje ono jednak wyczuwalnego wzrostu mocy.

Prawidłowe spalanie benzyny jest możliwe tylko wtedy, gdy stopień sprężania i zapłon sa właściwie ustawione – stukowe spalanie, określane przez fachowców jako „dzwonienie”, zmniejsza moc, ale także skraca zycie tłoków i układu korbowego. Kontrolowany, miękki stopień spalania mieszanki rozchodzi się po cylindrze łagodnie, szeroką falą wychodząc od świecy, i wytwarza olbrzymie ciśnienie 90-110 barów. Przy lekko otwartej przepustnicy opory ssania wywołują znaczny spadek mocy, określany w żargonie fachowym jako strata przy wymianie ładunku. Zjawisko to można porównać z odkurzaczem, w którym zatkano wlot powietrza i silnik musi przezwyciężać ten opór.

Tylko 25% z litra benzyny służy do jazdy

Silnik spalinowy pracuje efektywnie, gdy jest obciążony w 90%. Tłok po zapłonie jest pchany z dużą siłą i przez korbowód oraz czop korbowy wytwarza na wale korbowym duży moment obrotowy. Z tego powodu silniki spalinowe pracują najbardziej ekonomicznie w granicach maksymalnego momentu obrotowego. Tę wartość można sprawdzić w instrukcji obsługi.

Wadą wszystkich silników tłokowych jest mniej lub bardziej ukośnie ustawiający się tłok w cylindrze. Wywołuje to straty spowodowane tarciem, co w połączeniu z tarciem łożysk korbowodu i wału korbowego powoduje duże straty energii. Jest ona przejmowana w postaci ciepła przez olej. Dodatkowe straty wywołuje tarcie w alternatorze oraz pompach wodnej i olejowej. Swoją część doprowadzonej energii pochłania układ rozrządu. Również napęd łańcuchem i łożyskowanie wałków rozrządu zużywają energię. Ściskane sprężyny zaworowe część potrzebnej do tego energii oddają przy rozprężaniu. Jednak dzieje się tak tylko na niskich obrotach. Na wysokich siła sprężyn służy do zamykania zaworów. Desmodromiczny układ rozrządu Ducati – który dokładniej opisaliśmy w MOTOCYKLU 3/2008 – charakteryzuje się mniejszymi stratami.

Największe straty w silniku to spaliny, których temperatura sięga 800O C. Ciepło spalania, a więc energia, są także przekazywane przez powierzchnię cylindra do cieczy chłodzącej i do atmosfery. Obowiązuje reguła, że zimny silnik zużywa więcej paliwa. Wynika to z faktu, że im mniejsza jest różnica temperatur ścian cylindra i innych jego części, a cieczą i olejem, tym mniejsze jest przenikanie ciepła. Oprócz tego gorący olej jest rzadszy i stawia mniejszy opór przy przetłaczaniu go przez wąskie szczeliny.

Źródłem strat są także pierścienie tłokowe i ich zamki. Pozostające w ich zakamarkach resztki paliwa nie są spalane i uchodzą do atmosfery w postaci trujących węglowodorów. Innym efektem spalania benzyny są dwutlenek węgla i tlenki azotu. Dzięki katalizatorowi te związki są unieszkodliwiane, a więc nie zatruwają atmosfery.

Z tego wyliczenia wynika, że z czterech suwów – ssania, sprężania, pracy i wydechu – do wykonania użytecznej pracy można wykorzystać maksymalnie 33%. Jeszcze bardziej dramatyczne są straty na wysokich obrotach. Wprawdzie oznaczają one wyższą moc, ale znaczną jej część „zjada” wzrost wewnętrznego tarcia, które rośnie szybciej. Aby zmierzyć to zjawisko, przeprowadzono następujący eksperyment: najpierw Honda Transalp jechała ze stałą prędkością 130 km/h na najwyższym biegu przy 5600 obr/min. Do tego potrzebna była moc 23 KM. Zużycie paliwa wyniosło 4,6 l/100 km. Następnie powtórzono próbę na trzecim biegu, przy mniejszym obciążeniu, a więc na przymkniętej przepustnicy, ale przy o 40% wyższych obrotach (7600 obr/ min). A teraz uwaga: w tych warunkach, przy identycznej prędkości i takich samych oporach jazdy zużycie paliwa na 100 km zwiększyło się o 3 litry!

Zanim siła napędowa dotrze do tylnego koła, każda para kół zębatych, a więc napęd pierwotny i skrzynia biegów pożerają około 2% wytworzonej mocy. Napęd końcowy (wał lub łańcuch) pogarsza bilans o dalsze 3%. Także opony zabierają – wskutek tarcia i poślizgu – w zależności od prędkości 1-2% mocy.

Z litra benzyny pozostaje nam zatem do poruszania się w najlepszym razie 1/4. Jeżeli żyłujemy silnik, wydajność potrafi spaść do zaledwie 15%.

prędkość jest przywilejem bogatych
Dzięki tym paru sztuczkom, bez szkody dla dynamiki jazdy można obniżyć zużycie paliwa. Kto jeździ motocyklem, robi to dla przyjemności – to jasne. Ale każdy motocyklista może zaoszczędzić trochę benzyny. Kto nie stosuje tych zasad, zapewne ma gruby portfel. Musi mu bowiem wystarczyć i na zwiększone wydatki na paliwo, i na mandaty.
Obniż obroty – nieważne, czy przy przejazdach przez miejscowości, czy na szosie, czy na autostradzie. Piąty lub szósty bieg wyraźnie obniżają obroty, a więc i zużycie paliwa. Dotyczy to zwłaszcza odcinków szosowych pokonywanych ze stałą prędkością i z rzadko występującym hamowaniem lub przyspieszaniem.

Zrezygnuj z wysokich obrotów. Zwłaszcza motocykle o dużej pojemności skokowej dobrze ciągną w granicach najwyższego momentu obrotowego.

Zakres maksymalnego momentu obrotowego warto zaznaczyć na obrotomierzu np. taśmą.

Jeżeli filtr powietrza jest zanieczyszczony lub zaklejony olejem wyciekającym z odpowietrzenia silnika, proporcja powietrza i paliwa już jest zachwiana. W silnikach bez regulacji lambda mieszanka staje się za bogata i zużycie paliwa rośnie.

W starszych maszynach, wyposażonych w dźwignię ssania, możliwe jest, że wskutek zacięcia się linki lub suwaka dodatkowe dysze nie całkiem się zamykają. Wskutek tego rośnie zużycie paliwa, a zakopcone świece powodują wadliwy zapłon.

Źle nasmarowane, zużyte lub za mocno naciągnięte łańcuchy pogarszają sprawność przez zbyt duże tarcie i zwiększają zużycie paliwa, szczególnie na wyższych prędkościach.

Zła aerodynamika powoduje niepotrzebnie duże zużycie paliwa. Kto w powiewającej kurtce, z pustymi sakwami lub topcase’em gna po autostradzie, niepotrzebnie zużywa paliwo. W przylegającym do ciała kombinezonie i z małym plecakiem na drobiazgi zamiast topcase’u, zużycie może spaść – w zależności od prędkości – nawet o 1 l/100 km. Topcase i sakwy działają jak żagiel. Strumień powietrza po ominięciu bikera samoczynnie kieruje się w stronę motocykla i uderza o te elementy.

Ciśnienie powietrza w oponach ma również wpływ na zużycie paliwa, gdyż zmienia opory toczenia. Do jazdy autostradą należy zawsze stosować maksymalne dopuszczalne ciśnienie. Na szosie ważniejsze są przyczepność w zakrętach i tłumienie własne, dlatego należy stosować się do wartości zalecanych w instrukcji.

Jazda ekonomiczna zawsze opłaca się na odcinkach bez ciekawych kombinacji zakrętów. Jeżeli jednak chce się jechać dynamicznie, należy przyjąć do wiadomości, że prędkość jest przywilejem bogatych. Ale i tu obowiązuje zasada, że lepiej przy połowie obrotów dać pełen gaz niż niepotrzebnie zwiększać obroty. Zdarzają się jednak sytuacje drogowe, kiedy oszczędność się nie opłaca: np. podczas wyprzedzania warto czasem rozkręcić silnik nawet do czerwonego zakresu.

Kto nie chciałby mieć kranu z benzyną w przydomowym ogródku – ręka do góry! Takie marzenia zapewne od czasu do czasu nas dopadają. Zejdźmy jednak na ziemię – źródła naftowe tryskające przed domem pojawiają się bowiem jedynie w filmach. Nam, zwykłym motocyklistom, nie pozostaje nic innego, jak grzecznie podjechać pod dystrybutor, a potem sięgnąć do portfela i zapłacić tyle, ile pokaże jego licznik. Nie ma innego wyjścia.

Matka Natura: na początku był plankton

Nie mielibyśmy tego drogocennego płynu, gdyby nie Matka Natura. Jego historia zaczęła się przed wieloma milionami lat od planktonu. Małe stworzonka, których środowiskiem był prehistoryczny ocean – dokonawszy żywota – osiadały na dnie. Po dziesiątkach, setkach tysięcy lat utworzyły one grubą warstwę materiału organicznego. Zamknięty ze wszystkich stron, poddany działaniu wysokich temperatur i ciśnieniu plankton wszedł na drogę przemian chemicznych. W temperaturze przekraczającej 150O C nastąpił tzw. kraking (rozerwanie cząsteczek przez wysokie ciśnienie i temperaturę), który był pośrednim etapem powstawania gazu ziemnego. Wreszcie, odbywające się pod wysokim ciśnieniem (głębokość!) i temperaturze (w głębokich warstwach Ziemi trwały procesy tektoniczne) wspomniane procesy chemiczne spowodowały, że proces przemiany materiału organicznego w ropę naftową i gaz ziemny dobiegł mety.

Rewolucja techniczna spowodowała, że człowiek zaczął szukać źródła energii dla swoich coraz liczniejszych maszyn. Gdy trafił na ropę, rozpoczął się etap doskonalenia procesu przeróbki tego surowca. I oto dziś mamy do czynienia z bardzo długą drogą, którą ropa naftowa przechodzi, zanim stanie się paliwem. W zależności od miejsca wydobycia, ropa ma różny skład chemiczny – średnio zawiera około 85% węgla, 13% wodoru, do 7% siarki i kilka procent tlenu. Jest to wartościowe i jeszcze do niedawna bardzo tanie źródło energii.



Czym jest benzyna, czyli co lejemy

Po dotarciu do rafinerii surowa ropa jest najpierw destylowana. Oprócz innych produktów, otrzymuje się z niej lotne związki węglowodorowe, które po skropleniu (ten proces nosi nazwę rafinacji) stają się podstawowym składnikami benzyny. Substancje pozostałe po destylacji, raz jeszcze poddawane krakingowi (proces rozrywania wiązań cząsteczkowych pod wpływem temperatury), zmieniają się w przeróżne substancje chemiczne służące m.in. do produkcji tworzyw sztucznych, olejów syntetycznych czy lekarstw.

Powstałą w wyniku rafinacji surową benzynę poddaje się uszlachetnianiu. Polega ona na dodawaniu do niej będących tajemnicą każdego producenta składników podwyższających liczbę oktanową, chroniących przed zamarzaniem lub zapobiegających zanieczyszczaniu wtryskiwaczy paliwa i komór spalania. W zależności od liczby oktanowej, benzyny są też odpowiednio barwione.

Benzyna jest tylko jednym z produktów uzyskiwanych z przeróbki ropy naftowej, bez których o jeździe motocyklem nie mogłoby być mowy. Nie wolno zapomnieć i o asfalcie, niezbędnym do budowy dróg, i o innych produktach: olejach do smarowania, tworzywach sztucznych na owiewki i obudowy, sztucznym kauczuku do produkcji opon czy piankach do tapicerowania kanapy. Nie trzeba chyba nikomu udowadniać, że nie tylko nasze hobby ropą naftową stoi, że zależą od niej losy państw. Kto zajmuje się ropą i jej przetworami, ten ma żyłę złota – zarabiają na niej i producenci surowca, i gracze giełdowi, i nakładające podatki państwo, i koncerny naftowe. Prześledźmy drogę, którą pokona benzyna, zanim ulotni się w postaci spalin.

Zanim iskra rozpęta piekło

Komentarze

 
 

Wypełnij to pole:

  • avatar
    zgłoś
    Jak powstaje benzyna, jak się spala i co my, motocykliści, możemy zrobić, żeby wizyta na stacji benzynowej nie oznaczała bankructwa.
    Zobacz artykuł
    ~Motocykl Online, 2013-07-02 03:43:46