АДАПТАЦІЯ АВТОМОБІЛЬНОГО БЕНЗИНОВОГО ДВИГУНА ДЛЯ РОБОТИ НА СУМІШЕВОМУ ПАЛИВІ З БІОЕТАНОЛОМ
DOI:
https://doi.org/10.20998/0419-8719.2025.1.03Ключові слова:
двигун з примусовим запалюванням, біоетанол, фізико-хімічні властивості, адаптація, теплотвірна здатність, стехіометричне співвідношення, межі запалюванняАнотація
У зв’язку з впровадженням в Україні з 1 травня 2025 року нових екологічних стандартів, які зобов’язують додавати щонайменше 5% біоетанолу до бензину з октановим числом менше 98, актуальним стало питання адаптації автомобільних вживаних бензинових двигунів до роботи на сумішевому паливі. Біоетанол, як відновлюване джерело енергії, має інші фізико-хімічні властивості порівняно з бензином, що впливає на процес згоряння, а як наслідок – на потужність, економічність та екологічність двигуна. В роботі проаналізовано вплив додавання біоетанолу до бензину на параметри паливо-повітряної суміші, зокрема на коефіцієнт надлишку повітря, її теплотворну здатності та межі запалювання. Стехіометричне відношення бензино-повітряної та біоетаноло-повітряної суміші відрізняється, що призводе до порушення якості горючої суміші і зміни потужністних (або економічних) показників двигуна. Зменшення теплотворної здатності суміші з біоетанолом також може призвести до зменшення потужності двигуна (до 40%). Показано, що при додаванні до бензину 25 % біоетанолу теплотворна здатність паливо-повітряної суміші зменшується на 9%, що призводить до відповідного зменшення потужності двигуна. А при концентрації біоетанолу 30–60% суміш може виходити за межі запалюваності, що унеможливлює її ефективне використання без додаткових технічних рішень. Розглянуто сучасні підходи до адаптації двигунів, зокрема застосування корекції подачі палива на основі даних сенсорів вмісту етанолу, на основі датчика кисню у відпрацьованих газах (closed loop) з подальшим обчисленням вмісту біометанолу. Зазначено, що більшість сучасних двигунів можуть працювати на паливі з вмістом етанолу до 15% без модифікацій, однак для вищих концентрацій необхідне програмно-апаратне доопрацювання, наприклад, встановлення адаптерів типу Digital E85 Adapter або внесення змін до програмного забезпечення ЕБК. Результати дослідження підкреслюють необхідність проведення теоретичних і експериментальних робіт для забезпечення ефективної адаптації двигунів до нових паливних стандартів.
Посилання
Закон України «Про альтернативні палива», URL:https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/1391-14#Text. (дата звернення 22.06.2025)
Закон України, «Про внесення змін до деяких законів України щодо обов'язковості використання рідкого біопалива (біокомпонентів) у галузі транспорту» від 04.06.2024 № 3356-д,URL: https://ips.ligazakon.net/document/JI03586I?an=6&scop=78&fcop=209 (дата звернення 22.06.2025)
Сосіда С. В. Поліпшення паливної економічності двигуна з іскровим запалюванням при використанні спиртовмісної добавки до бензину : дис. … д-ра філософії у галузі 14 Електр. інженерія : 142 / НТУ. Київ, 2024. 240 с.
Поляшенко С.О. Використання біоетанолу як альтернативного джерела енергії / С.О. Поляшенко, Д.І. Гасенко // Матеріали Міжнародної науково-практичної конференції «Автомобільний транспорт в аграрному секторі: проєктування, дизайн та технологічна експлуатація». – 2022. – С. 157-158.
Fahrenbruch, A. and Bachmann, J., “Ethanol Sensors for Flex Fuel Operation,” MTZ Worldwide 69, no. 9 (September 2008): 46-49. DOI:10.1007/bf03227915.
AudiService Training Audi Двигун 2,0 TFSI flexible fuel Програма самонавчання. 43 (31 ст.). URL: https://esperformance.net/ssp/audi/SSP_439_RU.pdf (дата звернення: 20.06.2025).
Citroen C4 BioFlex brings ethanol to Europe. Https://www.carsales.com.au/editorial/details/citroen-c4-bioflex-brings-ethanol-to-europe-4827/. 26.08.2007. URL: https://www.carsales.com.au/editorial/details/citroen-c4-bioflex-brings-ethanol-to-europe-4827/ (дата звернення: 20.06.2025).
Біоетанол: практика та застосування. Досвід UTC. Https://uabio.org/. 01.10.2020. URL: https://uabio.org/materials/8798/anol-to-europe-4827/ (дата звернення: 20.06.2025).
John Deere розробляє мультипаливний двигун // Аграрний ринок. – 2022. – 29 вересня. – Режим доступу: https://news.finance.ua/ua/john-deere-rozroblyaye-mul-typalyvnyy-dvyhun (дата звернення: 20.06.2025).
Goettemoeller J. Sustainable Ethanol: Biofuels, Biorefineries, Cellulosic Biomass, Flex-Fuel Vehicles, and Sustainable Farming for Energy Independence / J. Goettemoeller, A. Goettemoeller. – Maryville, MO: Prairie Oak Publishing, 2007. – 42 p. – Available from: https://trove.nla.gov.au/version/44722736. 11. Inslee J. Homegrown Energy. In: Apollo’s Fire / J. Inslee, H. Bracken. – Washington, D.C: Island Press, 2007. – P. 153–155, 160–161. – ISBN: 978-1-59726-175-3.
AC GROUP. Що таке взагалі біоетанол? available at : https://ac-group.in.ua/blog/що-таке-взагалі-біоетанол.
Thring R.H. Alternative fuels for spark-ignition engines / R.H. Thring // SAE Technical Paper. – 1983. – № 831685. – DOI: https://doi.org/10.4271/831685.
Desoky A.A. A study on the combustion of alternative fuels in spark-ignited engines / A.A. Desoky, S.H. El-Emam // International Journal of Hydrogen Energy. – 1985. – Vol. 10. – P. 497–504.
Cooney A.P. Combustion characterization in an internal combustion engine with ethanol gasoline blended fuels varying compression ratios and ignition timing/ A.P. Cooney, J.J. Yeliana, J.D. Worm, J.D. Naber // Energy & Fuels. – 2009. – Vol. 23. – P. 19–24. – DOI: 10.1021/ef800899r.
Jia L.W. Influence of ethanol-gasoline blended fuel on emission characteristics from a four-stroke motorcycle engine / Jia L.W., Shen M.Q., Wang J., Lin M.Q. // Journal of Hazardous Materials. – 2005. – Vol. 23. – P. 29–34. – DOI: 10.1016/j.jhazmat.2005.03.046.
Norman D.B. Ethanol fuel – a single-cylinder engine study of efficiency and exhaust emissions / D.B. Norman // SAE Technical Paper. – 1981. – № 810345. – P. 10–24. – DOI: https://doi.org/10.4271/810345.
Sodré J.R. Cold start characteristics of an ethanol-fuelled engine with heated intake air and fuel / J.R. Sodré, L.C. Monteiro Sales // Applied Thermal Engineering. – 2012. – Vol. 40. – P. 198–201. – DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2012.01.057.
Shuofeng W. Effect of hydrogen addition on combustion and emissions performance of a spark-ignited ethanol engine at idle and stoichiometric conditions / W. Shuofeng, C. Ji, B. Zhang // International Journal of Hydrogen Energy. – 2010. – Vol. 35. – P. 9205–9213. – DOI: 10.1016/j.ijhydene.2010.06.026.
Park C. Performance and exhaust emission characteristics of a spark ignition engine using ethanol and ethanol-reformed gas / C. Park, Y. Choi, C. Kim, S. Oh, G. Lim, Y. Moriyoshi // Fuel. – 2010. – Vol. 89. – P. 2118–2125. – DOI: 10.1016/j.fuel.2010.03.018.
Al-Hamamre Z. The effect of hydrogen addition on premixed laminar acetylene–hydrogen–air and ethanol–hydrogen–air flames / Z. Al-Hamamre, J. Yamin // International Journal of Hydrogen Energy. – 2013. – Vol. 38. – P. 7499–7509. – DOI: 10.1016/j.ijhydene.2013.03.125.
Koç M. The effects of ethanol–unleaded gasoline blends on engine performance and exhaust emissions in a spark-ignition engine / M. Koç, Y. Sekmen, T. Topgu, H.S. Yucesu // Renewable Energy. – 2009. – Vol. 34, № 10. – P. 2101–2106. – DOI: 10.1016/j.renene.2009.01.018.
Hsieh W.D. Engine performance and pollutant emission of an SI engine using ethanol–gasoline blended fuels / W.D. Hsieh, R.H. Chen, T.L. Wu, T.H. Lin // Atmospheric Environment. – 2002. – Vol. 36, № 3. – P. 403–410. – DOI: 10.1016/S1352-2310(01)00508-8.
Abdel-Rahman A.A. Experimental investigation on varying the compression ratio of SI engine working under different ethanol–gasoline fuel blends / A.A. Abdel-Rahman, M.M. Osman // International Journal of Energy Research. – 1998. – Vol. 21, № 1. – P. 31–40. – DOI: 10.1002/(SICI)1099-114X(199701)21:1<31::AID-ER235>3.0.CO;2-5.
Bayraktar H. Experimental and theoretical investigation of using gasoline–ethanol blends in spark ignition engines / H. Bayraktar // Renewable Energy. – 2005. – Vol. 30. – P. 1733–1747. – DOI: 10.1016/j.renene.2005.01.006.
Akansu S. Experimental study of gasoline-ethanol-hydrogen blends combustion in an SI engine / S. Akansu, S. Tangöz, N. Kahraman, M. İlhak, S. Açıkgöz // International Journal of Hydrogen Energy. – 2017. – Vol. 42. – P. 25781–25790. – DOI: 10.1016/j.ijhydene.2017.07.014.
Hawas M.N. Improvement the performance and efficiency of turbocharging spark ignition engine by using blended bioethanol fuel / M.N. Hawas, A.A. Mohammed, A.H. Fahem // Journal of Engineering Science and Technology. – 2020. – Vol. 15, № 6. – P. 3547–3558.
Sugita I.W. Effect of pertalite–methanol blends on performance and exhaust emission of a four-stroke 125 cc motorcycle engine / I.W. Sugita, D.R.B. Syaka, A.I. Wahyudi // 3rd UNJ International Conference on Technical and Vocational Education and Training 2018. – KnE Social Science. – 2019. – P. 384–393.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Двигуни внутрішнього згоряння
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
