Zástupci společnosti VIF, která se mj. zabývá aditivací paliv, přispívají do tohoto speciálního vydání tématem aplikačních vlastností prémiového benzinu E10.
Jako dodavatelé přísad pro motorová paliva dnes máme zodpovědnost především za jejich čisticí vlastnosti, které prokazujeme a testujeme motorovými zkouškami. Musíme se však zajímat i o vlastnosti základních paliv, která také ovlivňují celkovou spokojenost motoristy se základním produktem.
Biosložky neškodí
Povinnou příměs biosložek v automobilových palivech vnímají motoristé často negativně. Přitom hned na úvod je potřeba říct, že případy, kdy biosložka skutečně negativně ovlivnila vlastnosti paliva a spolehlivost jím poháněného motoru, jsou většinou spojeny s méně obvyklými situacemi.
Například FAME (fatty acid methyl ester, česky MEŘO – metylester řepkového oleje), přidávané do nafty, zlepšuje mazivost, a má tudíž potenciál snižovat opotřebení vstřikovacích čerpadel a trysek. Pouze pokud se překročí doba jeho skladovatelnosti, může dojít k vytvoření odolných polymerních úsad, které naopak způsobují selhání. Hledat naftu bez biosložky se tak vyplácí jen tomu, kdo své vozidlo na delší čas odstavuje. Připomeňme, že většina FAME včetně nejobvyklejšího MEŘO má stejnou výhřevnost jako samotná motorová nafta.
Čistí, ale méně hřeje
Horší je to s lihem, který se přidává do benzinu. Ten má sice i některé aplikační výhody: například zvyšuje oktanové číslo a zlepšuje čisticí schopnosti paliva, když u motorů s nepřímým vstřikem působí proti tvorbě úsad na ventilech a v sacích kanálech.
Má ale také klíčovou nevýhodu: podstatně nižší výhřevnost. U čistého benzinu se pohybuje mezi 31,0 a 32,9 MJ/l podle hustoty konkrétního paliva, zatímco u lihu je to 21,3 MJ/l. Zjednodušeně řečeno: čím více lihu palivo obsahuje, tím méně energie každý vámi zakoupený litr obsahuje. A tím méně pak třeba za svoji stokorunu ujedete kilometrů.
Dále pak líh pohlcuje vodu. Do určité koncentrace ji zvládne udržet ve směsi s benzinem, když však je náhle vody jen o trochu více, tak se z paliva oddělí a zůstane na dně nádrže. V praxi jev funguje tak, že v palivu s lihem je rozpuštěna už nějaká voda. Pak stačí, když v nádrži zkondenzuje pár kapek ze vzdušné vlhkosti, a náhle vypadne na dno nádrže vrstva lihu a vody, kterou čerpadlo při pokusu o start nasaje. Výsledkem jsou zalité svíčky, kdy jiskra skáče z kladné elektrody přímo na kostru. A byť za chvíli čerpadlo už obvykle nasaje benzin, motor nechce naskočit. Zatímco zvýšená spotřeba (mezi kategoriemi E5 a E10 může být rozdíl tak jedno procento) se týká každého, problém s usazením lihu a vody na dně nádrže pocítíte opět jen u dlouhodobě odstavených strojů. Majitelům sezonně využívaných sportovních automobilů, motocyklů a veteránů tak už delší čas doporučujeme tankovat stooktanový prémiový benzin – třeba Vervu 100 od společnosti ORLEN Benzina. A to nejen pro samotné oktanové číslo či excelentní čisticí schopnosti, ale kvůli absenci lihu. Benziny kategorie Super Plus 98 místo lihu používají látku ETBE (etyl-terc-butyléter), která se sice z lihu vyrábí, lze ji tak místo něj i započítat do bilance biosložek, ale chemické vlastnosti má jiné a s vodou se nemísí.
E10 coby cesta k oktanům
ETBE je účinný zvyšovač oktanového čísla. Do května 2021 se všechny benziny kategorie Super Plus 98 do České republiky dovážely ze zahraničních rafinerií. Od zmíněného data došlo ke spuštění výroby v rafinerii koncernu PKN Orlen v Kralupech. Zvýšeného oktanového čísla se zde nedosahuje zásadní změnou uhlovodíkového složení samotného paliva, ale až dvacetiprocentním přídavkem látky ETBE.
I ona však krom uhlíku a vodíku obsahuje i jeden atom kyslíku. Její výhřevnost je tak též nižší než u surového benzinu. Schválně nyní mluvme v kilogramech. Jeden kilogram benzinu má výhřevnost 42,0 až 43,5 MJ, kilogram ETBE jen 36,4 MJ.
Kvůli vyššímu obsahu kyslíku musela Verva s přechodem na novou technologii a domácí produkci přestoupit do kategorie E10, která už ho povoluje až 3,7 procenta (E5 jen 2,7 %).
Z dlouhodobého hlediska to není žádný skandál, čeká to všechny automobilové benziny a v mnoha sousedních zemích (Rakousko, Slovensko) už jiné nekoupíte. Avšak u oblíbené Vervy jsme zaznamenali obavy motoristů, zda to nepovede ke zvýšení spotřeby a zhoršení parametrů vozidel. Nechali jsme proto změřit oktanové číslo, výhřevnost a hlavně měrnou spotřebu nejen Vervy 100, ale i všech jejích konkurentů.
Mohly by mít 98, mají poctivě 100
Možná jste si všimli, že vedle pistole se stooktanovým benzinem je štítek, že palivo odpovídá normě ČSN EN 228 BA 98 Super Plus. Mají tedy prémiové benziny 98, nebo 100 oktanů?
Neexistuje žádný vyšší požadavek normy na oktanové číslo než 98. Kdyby tak například ČOI při svých pravidelných kontrolách naměřila třeba Vervě 100 jen 98 oktanů, nečekal by za to prodejce žádný postih. Je tedy namístě si nezávisle ověřit, zda oktanové číslo skutečně odpovídá obchodní deklaraci, nebo jen požadavku normy.
Oktanové číslo, které je obchodně deklarováno, se stanovuje takzvanou výzkumnou metodou. Pro laiky je matoucí, že stejně jako oktanové číslo stanovené motorovou metodou (které běžně uváděno není, ale měří se též) se získává na zkušebním motoru – jednoválci značky Waukesha. Nám jej změřila společnost SGS ve své motorové laboratoři v Kolíně dle předepsané metodiky EN ISO 5164.
Norma ČSN EN 228 stanovuje povinnou korekci pro zápis –0,2 jednotky. Znamená to, že od naměřené hodnoty se musí dvě desetiny odečíst, asi aby byla jistota, že oktanové číslo bude vždy takové nebo lepší, než bylo naměřeno.
Získané hodnoty se skutečně po započtení nejistoty měření (také 0,2) velmi blíží obchodní deklaraci a lze říct, že sto oktanů mají všechny vzorky. Rozdíly mezi nimi pak zásadně nevystoupily z nejistoty stanovení výsledku, nelze tudíž dělat žádné tvrdé závěry.
Měření výhřevnosti
Nejdůležitější vlastností každého paliva je, kolik energie obsahuje. Mnohé překvapí, že u automobilových benzinů tento parametr vyplývá z požadavků normy jen nepřímo, ale explicitně stanoven není. Rozdíly nemusí být zcela zanedbatelné.
Dohnala to hustota
V knize Automobilová paliva od legendárního Vladimíra Matějovského se v tabulce „fyzikální vlastnosti a chemické složení některých současných paliv“ dočtete, že každý kilogram benzinu má výhřevnost 42,0 až 43,5 MJ. Už to je relativně slušný rozptyl. Po přepočtu na litr je ten rozptyl ještě větší: 31,0 až 32,9 MJ. Přípustný je totiž i velký rozsah hustoty – 0,720 až 0,775 g/cm3. To se za chvíli ukáže jako podstatná věc.
V již zmíněné normě pro automobilové benziny ČSN EN 228 pak z citovaných údajů najdete jen hustotu. Výhřevnost nikoliv. Norma se snaží definovat složení benzinu maximálním podílem olefinů, aromátů, stanovením limitů destilační křivky či právě maximálním obsahem kyslíku. Z toho pak výhřevnost do značné míry vyplývá, ale už jen samotný rozptyl hustoty umožňuje, aby energie zakoupená s jedním litrem kolísala o sedm procent. To si lze snadno představit tak, že cena na litr může být stejná, ale jednou ujedete za 250 Kč sto kilometrů, jindy jen 93.
Výhřevnost a spalné teplo
V protokolu, co nám z Ústavu energetiky při pražské VŠCHT poslali, se vyskytují obě hodnoty: spalné teplo i výhřevnost.
Spalné teplo je celková energie v palivu. Výhřevnost je po odečtení tepla potřebného pro změnu skupenství vody. Voda je totiž jeden ze dvou hlavních produktů dokonalého spálení benzinu a z motoru vyjde jako pára, toto teplo tak je ztraceno. Pro motor je tedy důležitá výhřevnost.
V ní se projevila zákonitá věc: vyšší obsah kyslíku (který už žádnou energii nedá) se pojí s nižší výhřevností. Verva 100 od společnosti ORLEN Benzina v kategorii E10 měla výhřevnost 41,14 MJ/kg a byla ze všech nakoupených vzorků nejhorší, nejlepší byl MOL Evo 100 Plus s hodnotou 41,82 MJ/kg.
Jenže benzin nenakupujeme v hmotnostních jednotkách jako třeba uhlí, ale v objemových. Proto jsme nechali změřit i hustotu a výhřevnost přepočetli na litr. A jelikož Verva 100 měla hustotu ze všech vzorků nejvyšší (0,7599 g/cm3), i její výhřevnost na litr poskočila na hodnotu 31,26 MJ/l, už jen nepodstatně nižší proti Efektě 95 (31,27 MJ/l) či Shellu V-Power Racing 100 (31,28 MJ/l). Na nejvýhřevnější MOL ztrácí prémiové palivo od společnosti ORLEN Benzina ve výhřevnosti na litr 1,42 %. Nanejvýš takový by tedy teoreticky mohl být rozdíl ve spotřebě paliva v neprospěch typu E10, ale do toho mohou vstoupit další parametry.
Všechna paliva do testu jsme záměrně nakupovali počátkem října 2022, mělo by tudíž jít o benzin z přechodového období – tlakem par někde mezi letním a zimním.
Měrná spotřeba
Nižší či vyšší výhřevnost paliva ještě nemusí přímo souviset s provozní spotřebou vozidla. Automobilové benziny mají řadu dalších parametrů, které mohou účinnost motoru a jeho měrnou spotřebu ovlivnit.
Účinnost spalovacího motoru stanoví, kolik procent energie do něj přivedené s palivem se změní na mechanickou práci. Ve zkušebnictví se stanovuje tak, že při konkrétní stabilní zátěži měříme spotřebu paliva. Vědci z pražského ČVUT v technologickém parku Roztoky pro měření použili průtokoměr AVL 735.
Pro měření byl použit moderní přeplňovaný automobilový motor Volkswagen řady EA 211, který známe třeba pod označením 1.4 TSI. Má přímé vstřikování, chlazené výfukové svody, vodní chlazení stlačeného vzduchu a vypínání dvou prostředních válců při nízké zátěži, udávané parametry 103 kW a 250 Nm. Když víme, jaký výkon motor po určitý čas odevzdával, známe i vykonanou práci. Zde ji vyjadřujeme v kilowatthodinách.
Když víme, kolik gramů paliva do motoru za daný čas přiteklo, známe i spotřebovanou energii. Energie a práce jsou fyzikálně to samé – jeden joule je jedna wattsekunda.
Když známe výhřevnost daného paliva a vykonanou práci, můžeme je vzájemně podělit a stanovit účinnost. Hodnota třeba 36 procent pak znamená, že například do motoru přiteklo 100 MJ energie a on za to vytvořil 36 MJ práce, po přepočtu na kWh je to 9,97.
Klíčový parametr
Měrná spotřeba byla vždy klíčovým parametrem motoru a první věcí, na které se odborný recenzent konstruktéra zeptal. V posledních desetiletích se ji automobilky odnaučily udávat, aby unikly přímému srovnání. Pro přepočet na účinnost v procentech se používala střední výhřevnost benzinu. Při našem měření jsme však výhřevnost jednotlivých paliv znali a použili tedy právě tu. Tím je dáno, proč v následující tabulce u Vervy 100 i OMV MaxxMotion najdete stejnou nejvyšší hodnotu účinnosti 36,26 %, ale odpovídající měrnou spotřebu jednou 241,3 a podruhé 238,0 g/kWh. Obě paliva mají totiž mírně jinou výhřevnost.
Na každé palivo nám technici z ČVUT ve zkušebně VTP Roztoky změřili 60 bodů. Vždy šest pozic škrticí klapky od minima po maximum a vždy po 500 otáčkách od 1 500 do 6 000 min-1.
Výsledkem strojního hodnocení jsou takzvané izočáry, kde čára spojuje body stejné měrné spotřeby a stejné účinnosti. Barevně jsou pak odlišeny oblasti od nízké účinnosti (červená) až po vysokou (přes žlutou, zelenou po nejlepší modrou). Zařízení umí vygenerovat také srovnání jednotlivých paliv, kdy výsledkem v našem případě byly minimální rozdíly.
V tabulce jsme pak vynesli konkrétní hodnoty z deseti bodů. Nejvyšší hodnota účinnosti 36,57 % byla zaznamenána u paliva Shell V-Power Racing 100.
Spotřebu vyjádřenou v g/kWh měl zhruba o procento vyšší vzorek číslo 1, tedy Verva 100. Po přepočtu na litry se však rozdíly zcela smazávají. Verva 100 tak vyšší hustotou zcela smazala nižší výhřevnost ETBE, kterého má zatím víc než ostatní stooktanové benziny.
Tento článek najdete v časopisu AutoEXPERT vydání č. 7+8/2023.
