Alternatív hajtóanyagok – Alkoholista járművek

Napjaink előrejelzései a kimerülő kőolajkészletekről, a terhelésről, amit közlekedési rendszereink kibocsátásai jelentenek a környezetünkre, szükségessé teszik a jelenlegi energiarendszereink átgondolását. Több tényező is sürgeti, hogy új, környezetbarát hajtóanyaggal is üzemelő járműveket, motorokat fejlesszünk ki. Ezen új technológiák közül most a rugalmas üzemanyagellátó-rendszerű járműveket (FFV-ket) bemutató cikket olvashatja a kedves olvasó.

Magyarországon jelenleg három autógyártó, a Ford, a Volvo és a Saab forgalmaz FFV járműveket. Ezek etanol és benzin keverékét használják hajtóanyagnak, a tiszta benzintől egészen a 85%-os etanol tartalmú E85-ig, bármilyen keverékén tudnak üzemelni e kétféle hajtóanyagnak. A korlátozottan rendelkezésre álló fosszilis energiahordozók növekvő árai teszik egyre gazdaságosabbá az alternatív energiaforrásokat és felhívja figyelmünket arra, hogy csökkentenünk kell kőolajfüggőségünket. Felismerve ezeket a tényeket Brazília mellett, ahol már lassan 30 éve számít az etanol üzemanyagnak, az USA és az EU is egyre több etanol programot indít be.

Az etanol más néven etilalkohol, azonos típusú, mint például a borban, sörben vagy vodkában található alkohol. Kevésbé illékony, mint a benzin, vezeti az áramot és keverhető vízzel vagy benzinnel is. A fagypontja -144 °C, forráspontja +78 °C. Az E85 a legelterjedtebb keverék, színe áttetsző. Az E85 mint üzemanyag ideális benzines motorok hajtására. Az E85 üzemanyag oktánszáma 104 (RON). 

Teljes részletességgel az alábbi irodalomban található meg a benzin és az etanol összehasonlítása: Dr. Hancsók J.: Korszerű motor és sugárhajtómű üzemanyagok III. Alternatív motorhajtóanyagok Veszprém: Veszprémi Egyetemi Kiadó, 2004.

1. ábra: Ford Focus 1,8 FFV Trend. [Totalcar]

Számos különbség van az olyan járművek között, amelyek képesek E85-tel és legalább 91 (RON) oktánszámú tiszta benzinnel is üzemelni. Ezen különbségek az etanol és a benzin eltérő tulajdonságaiból adódnak. Egy FFV jármű akár 300 alkatrészében is különbözhet a csak benzinnel működő társától. Az egyik legfontosabb lépés, hogy az üzemanyag vezető illetve továbbító elemeket kell úgy és olyan anyagból (pl.: rozsdamentes acél) kialakítani, hogy tartósan megfeleljen az E85 által támasztott követelményeknek, ellenálljon az etanol maró tulajdonságainak. Az üzemanyagtartály, az üzemanyagcsövek és a tömítések mellett más, speciálisabb elemeket is módosítani kell. Az üzemanyag-szivattyú, a szívó szelepek és ülékeik (közvetett befecskendezésnél), a magasnyomású szivattyú (közvetlen befecskendezésnél), a gyújtógyertyák, mind optimalizációra szorulnak. A járművön ki kell építeni egy olyan érzékelő rendszert, ami képes meghatározni a hajtóanyag etanol tartalmát, és ahhoz igazítani a motor vezérlését.

Magyarországon 2007-ben került forgalomba az 1. ábrán látható Ford FFV modellje. Egy, a 2-es ábrán látható, FFV üzemre megfelelően átalakított 1,8-as Duratec motorral szerelve. Az etanolos üzemnek megfelelően szerelt Ford Focus felépítése azonos a csak motorbenzinnel üzemelőével. A változtatások elsősorban a felhasznált anyagokat érintik vagy az átfolyási mennyiségekkel kapcsolatosak. A motornak még alkalmazkodnia kell az etanol magasabb oktánszámához is. A továbbiakban öt átalakított alkatrészt fogok részletesebben ismertetni.

2. ábra: Duratec HE 1,8 FFV motor. [Ford]

Befecskendező szelepek:

Annak érdekében, hogy megmaradjon a motor teljesítménye az etanolos üzemben is, a befecskendező szelepeket a 3-as ábrán láthatóra cserélték. Ezek az új befecskendező szelepek anyagukban etanol biztosak valamint megnövelt átfolyásúak, így képesek a hengertérbe nagyobb mennyiségű üzemanyagot juttatni, mint a csak benzinnel üzemelő motorokban található befecskendező szelepek.

3. ábra: Megnövelt átfolyású befecskendező szelep. [Ford]

Szélessávú lambda-szonda (LSU):

Az FFV Focus-ba egy, az 4-es ábrán látható, szélessávú lambda-szondát szereltek, így a szonda szélesebb tartományban tud üzemelni, amire a benzin/etanol vegyes üzem miatt van szükség. A szonda a katalizátor előtt van elhelyezve, a kipufogócsőben. A szélessávú lambda-szonda képes arra, hogy egészen λ = 0,7-től a tiszta levegőig (λ = ∞) meg tudja állapítani a keverékösszetételt.

4. ábra: Szélessávú lambda-szonda. [Ford]

Tüzelőanyag szivattyú:

Az FFV-kbe olyan tüzelőanyag szivattyút szerelnek, amelyek képesek biztonságosan továbbítani az elektromosan vezető etanolt. A Ford Focus FFV-nél az egyetlen külső szemmel is látható különbség, hogy az elektromos csatlakozók jobb szigetelést kaptak. További különbség, hogy a tüzelőanyagszint-érzékelő kártya ellenállásértéke a két típusnál eltér.

5. ábra: Tüzelőanyag szivattyú. [Ford]

Motor előmelegítő rendszer:

Az FFV Focusra szereltek egy motor előmelegítő rendszert, hogy a hidegindítási problémákat elkerüljék. Ez a rendszer külső áramforráshoz kapcsolható, az autóhoz jár egy megfelelő kábel, amivel a blokkfűtő rendszert egy normál hálózati aljzathoz csatlakoztathatjuk. A 1-es ábrán jól kivehető a motor előmelegítő rendszer csatlakozója az autó hűtőrácsának a menetirány szerinti jobb oldalán, a rendszámtábla első karaktere fölött. A rendszer a hűtőfolyadékot fűti, ami hőt juttat a tüzelőanyag-elosztócsőhoz, ami felmelegíti a benne található üzemanyagot, így a motor képes lesz beindulni és elegendő hőt termelni, hogy a megfelelő üzemi körülményeket fenntartsa.

6. ábra: Motor előmelegítő rendszer. [Ford]

Tüzelőanyag-elosztócső (Rail):

A tüzelőanyag-elosztócső a normál benzines és FFV kivitelű motoron teljesen azonos. Feladata, hogy ellássa a befecskendező szelepeket állandó nyomású üzemanyaggal. A tüzelőanyag-elosztócső és a szelepek elrendezése a 7. ábrán látható.

7. ábra: Tüzelőanyag-elosztócső és szelepek. [Ford]

Mérésekkel alátámasztható, hogy a teljes fordulatszám tartományban növekszik a motor teljesítménye és nyomatéka ha a motor tiszta E85-el jár. Fogyasztása viszont az etanol alacsonyabb energiatartalmának köszönhetően megnövekszik. Továbbá az FFV-k listaára is magasabb mint benzines társaiké. Az ilyen kivitelű autókat más országokban különböző kedvezményekkel teszik vonzóbbá az autóvásárlók számára (kormányzati támogatás, ingyenes parkolás vagy autópálya matrica). Ha Magyarországon is lesznek hasonló kedvezmények az ilyen környezetbarát autókra, akkor piacuk gyors bővülése várható.