Sviluppo del carburante "benzina"

[fiat1100d]

Oggi stavo pensando:

durante lo scorso secolo, la benzina ha visto una evoluzione abbastanza continua dal punto di vista del numero di ottano, di fatto i primi motori a scoppio avevano rapporti di compressione piuttosto bassi a causa del numero di ottano basso che avrebbe altrimenti portato alla detonazione, rapporto di compressione che è poi andato aumentando con l'evolversi del combustibile.

Ora da anni siamo con benzine a 95 ottani (la vecchia Super ne aveva 98 mi pare), con pochi produttori che offrono benzine a 98 e 100 ottani, a prezzo decisamente maggiore.

La mia domanda è: per quale motivo non si va oltre? E' troppo costoso raffinare ulteriormente il carburante per alzare il numero di ottano? Se si facesse così credo che il rendimento dei motori potrebbe essere ulteriormente migliorato, o mi sbaglio?
Inoltre, se tutti i produttori offrissero benzine con più elevato numero di ottano, sicuramente il prezzo finale dovrebbe essere più basso non essendo più "esclusiva" di pochi.

Spero di non aver scritto castronerie, la meccanica non è il mio settore nonostante mi affascini parecchio

 

[306 Maxi]

Come hai anticipato tu, per ottenere numeri di ottano superiori sono comunque necessari degli additivi in fase di raffinazione, e il costo inevitabilmente sarebbe maggiore.

Inoltre, in molti Paesi del mondo arriva (quando va bene) solo la benzina 95 ottani o inferiore; per cui se, come tu suggerisci, si alzasse sensibilmente il rapporto di compressione per migliorare il rendimento, i costruttori poi dovrebbero mettersi a produrre 2 linee di motori differenti: una con rapporto di compressione maggiore, per i Paesi in cui c'è la 98 o 100 ottani o più (ma anche lì, allora bisognerebbe usare SOLO quella per sfruttare effettivamente questo rendimento maggiore), e una con rapporto di compressione minore, per i Paesi con benzine di qualità inferiore.

Al giorno d'oggi invece si preferisce correggere solo l'anticipo di accensione, ma questo ovviamente ha dei limiti, nel senso che se tu produci un motore con rapporto di compressione e anticipi ottimizzati per una benzina, per dire, con 102 ottani, e poi gli metti dentro la 95 (o inferiore), solo di anticipo non ce la fai a evitare la detonazione, o meglio dovresti usare non anticipi ma posticipi di accensione molto grandi, e credo che in molti casi si arriverebbe addirittura a non accendere la miscela, oltre che avere rendimenti bassissimi (se si accende).
Al massimo quindi si fanno motori ottimizzati per benzina 98 ottani (vedi BMW con vari motori benzina, in particolare gli M), in modo da riuscire senza grossi problemi a correggere gli anticipi nel momento in cui si fa rifornimento con benzina a numero di ottano inferiore.
E' chiaro che poi su un motore quasi da competiazione come può essere quello delle M, non ci sarebbero problemi anche se ottimizzati per benzine a 100 ottani; ma su motori di larga produzione e che vanno a finire in ogni parte del mondo e quindi alimentati con benzine di qualità molto differente, la cosa è diversa.

 

[switing63]

Oggi stavo pensando:

durante lo scorso secolo, la benzina ha visto una evoluzione abbastanza continua dal punto di vista del numero di ottano, di fatto i primi motori a scoppio avevano rapporti di compressione piuttosto bassi a causa del numero di ottano basso che avrebbe altrimenti portato alla detonazione, rapporto di compressione che è poi andato aumentando con l'evolversi del combustibile.

Ora da anni siamo con benzine a 95 ottani (la vecchia Super ne aveva 98 mi pare), con pochi produttori che offrono benzine a 98 e 100 ottani, a prezzo decisamente maggiore.

La vecchia super aveva 98 ottani, e 0,63 g/l di tetraetile di piombo, poi per ragioni d'inquinamento, non ricordo esattamente la data, verso la metà degli anni 80 il numero di ottano fu abbassato a 97 con 0,40 g/l di piombo che negli anni venne poi ridotto a 0,15 sempre con 97 ottani, e poi nei primi anni di questo secolo ne fu proibita la vendita.
Negli anni in cui il piombo fu limitato a 0,15 g/l in raffineria in realtà si produceva una sola benzina, una veniva poi colorata di verde e aveva 95 ottani, l'altra veniva additivata di piombo che le faceva guadagnare 2 ottani e veniva colorata di rosso.

La mia domanda è: per quale motivo non si va oltre? E' troppo costoso raffinare ulteriormente il carburante per alzare il numero di ottano? Se si facesse così credo che il rendimento dei motori potrebbe essere ulteriormente migliorato, o mi sbaglio?

Anni fa avevo letto un articolo su 4R, che spiegava perchè la benzina ha 95 ottani.
Questo numero di ottano non è stato scelto a caso, ma è stato il frutto di un accordo tra tutti i costruttori e le raffinerie.
Come giustamente dici, per aumentare il numero di ottano bisogna spingere di più i processi di raffinazione, e questo comporta maggiori costi e maggiori consumi di petrolio per la raffineria.
Come ancora giustamente dici un numero di ottano più alto permette un rendimento migliore del motore con un abbassamento dei consumi.
I tecnici si sono riuniti e hanno visto che 95 ottani è il punto di equilibrio per questo è stato scelto, ovvero (è un esempio e i numeri sono di fantasia) fare una benzina da 96 ottani comporta una riduzione dei consumi del parco circolante del 2%, però aumenta i consumi della raffineria del 2,5%, ergo non conviene.

Inoltre, se tutti i produttori offrissero benzine con più elevato numero di ottano, sicuramente il prezzo finale dovrebbe essere più basso non essendo più "esclusiva" di pochi.

Spero di non aver scritto castronerie, la meccanica non è il mio settore nonostante mi affascini parecchio

Per le ragioni dette prima non credo che i petrolieri offriranno mai benzine in generale con numeri di ottano superiori a 95 per tutti, produrrano come fanno ora carburanti più performanti per farsi un immagine in quantità più limitate per soddisfare l'automobilista più esigente.

 

[Alex Murphy]

La nuova Grande Punto Abarth ha un motore ottimizzato per la benzina a 98 ottani e grazie a questa benzina sviluppa ben 5 cv in più !!! Con benza a 98 ottani infatti la potenza accreditata è di 155 cv con quella a 95 si scende a 150 cv

 

[KeTaMiNa]

La benzina cambia le prestazioni di un auto in modo devastante...
Sull' S2000 di casa con centralina Spoon Sports ECU N1(e tanto altro...) con benza di bassa qualità, Agip/Q8/... la S non supera i 238km/h e solo con Shell Vpower (o AGip Plus) raggiunge i 263km/h..
Inoltre l'accellerazione cambia radicalmente..

 

[fiat1100d]

Grazie a tutti per le risposte, che hanno confermato quanto pensavo, ovvero principalmente un problema di costi tale da far sì che "non valga la pena" evolvere ulteriormente il carburante.

 

[gg140298]

Concordo con quanto è stato già detto sull'argomento. Però aggiungo che c'è ancora margine per incrementare il n° di ottano senza elevare troppo lo sforzo del raffinatore (ma riducendone, forse, i guadagni). Senza entrare nel campo degli "additivi", piuttosto complesso, volevo accennare all'alcool che ha un numero di ottano notevolmente superiore a quello della benzina ed è perfettamente miscibile con le benzine attualmente in uso. La Fiat ha una grandissima esperienza in proposito per la penetrazione che ha in Brasile, paese che utilizza nelle auto a ciclo Otto una miscela al 50 % di benzina ed alcool di derivazione vegetale (energia "rinnovabile"). Credo che le difficoltà siano nella rete di distribuzione, perchè si richiede la protezione dall'umidità. Se qualcuno ne sa di più mi piacerebbe che ci aiutasse a capire. Penso che possa essere il futuro prossimo delle nostre auto, molto più di progetti fantascientifici come l'idrogeno, le fuel cell, le ibride ed altro. Ma ne sento parlare ancora troppo poco e vorrei sapere perchè.

 

[switing63]

Concordo con quanto è stato già detto sull'argomento. Però aggiungo che c'è ancora margine per incrementare il n° di ottano senza elevare troppo lo sforzo del raffinatore (ma riducendone, forse, i guadagni). Senza entrare nel campo degli "additivi", piuttosto complesso, volevo accennare all'alcool che ha un numero di ottano notevolmente superiore a quello della benzina ed è perfettamente miscibile con le benzine attualmente in uso. La Fiat ha una grandissima esperienza in proposito per la penetrazione che ha in Brasile, paese che utilizza nelle auto a ciclo Otto una miscela al 50 % di benzina ed alcool di derivazione vegetale (energia "rinnovabile"). Credo che le difficoltà siano nella rete di distribuzione, perchè si richiede la protezione dall'umidità. Se qualcuno ne sa di più mi piacerebbe che ci aiutasse a capire. Penso che possa essere il futuro prossimo delle nostre auto, molto più di progetti fantascientifici come l'idrogeno, le fuel cell, le ibride ed altro. Ma ne sento parlare ancora troppo poco e vorrei sapere perchè.

Hai ragione l'alcol etilico o etanolo è perfettamente miscibile alla benzina in tutte le proporzioni, purchè sia anidro, ed ha ottime caratteristiche motoristiche, alcuni siti indicano in 129 il suo numero d'ottano RM e in 102 quello MM, per confronto i dati della benzina sono 95 NO RM e 85 NOMM, e 100 e 89 per Shell V power e Tamoil WR 100.
Ci sono 2 problemini da risolvere per il suo utilizzo, sotto i 13° l'alcol puro non permette più l'avviamento del motore e quindi è necessario miscelarlo alla benzina (il famoso E85 - 85% etanolo e 15% benzina).
Secondo punto il rapporto stechio della benzina è 14,7 a 1 quello dell'alcol è 9 a 1 quindi le centraline delle macchine attuali non sono in grado di variare la dosatura stechiometrica in un range così ampio e miscele tipo E85 non consentono il funzionamento del motore se non usando una centralina flex (Magneti Marelli le produce appunto per il mercato Brasiliano).
E' invece possibile usare una miscela E5 (5% etanolo e 95% benzina) su tutti i motori attuali senza modifiche (in questo caso la normale centralina riesce ad abbassare il rapporto stechio da 14,7 a 14,4), anzi la legge lo preve, ogni anno fino al 2010 la percentuale di etanolo addizionata alla benzina dovrebbe arrivare al 5%, purtroppo ad oggi la legge è totalmente disattesa e neanche una goccia è finita nella benzina. Tra le altre cose un 5% di etanolo nelle benzina dovrebbe elevare il numero di ottano da 95 a 96,7.

 

[leoncupra]

io a ogni buon conto nella cupra metto solo v-power.

 

[Mollan]

E' possibile che questo sviluppo si sia fermato ai 100 ottani "circa" perchè oltre non si tratta più di benzene?

 

[306 Maxi]

Boh non credo... in fondo la benzina è una miscela molto varia di idrocarburi, non può essere definita da un solo componente.
Il numero di ottano è stato introdotto parecchi anni fa, in riferimento ad una miscela di 100% di isottano, che veniva appunto presa come riferimento di numero di ottano pari a 100; oggi con la raffinazione nettamente migliore, quel limite di 100 può essere superato, cioè si possono ottenere benzine con proprietà migliori dell'isottano stesso che veniva preso come riferimento.

 

[fiat1100d]

oggi con la raffinazione nettamente migliore, quel limite di 100 può essere superato, cioè si possono ottenere benzine con proprietà migliori dell'isottano stesso che veniva preso come riferimento.

Anche perché da quel che so quel limite è abbondantemente superato da GPL e metano, quest'ultimo dovrebbe avere numero di ottano attorno addirittura a 120.

 

[306 Maxi]

Si, il metano ha un numero di ottano molto elevato, e infatti permette di usare anticipi di accensione molto ampi e rapporti di compressione (se un motore venisse già in origine costruito per funzionare a metano) molto elevati.
Il problema del metano è che, anche a pressioni elevate, rimane comunque gassoso: per cui quando lo si inietta, non ha il vantaggio che hanno i combustibili iniettati in fase liquida, ovvero quello di portare via (evaporando) calore alla carica fresca aspirata, aumentando quindi la densità dell'aria e quindi la sua massa (a parità di volume), e in definitiva la quantità di combustibile che è possibile bruciare.

Questo è sostanzialmente il principale motivo per cui, funzionando a metano, il motore perde qualcosa in termini di prestazioni.

Viceversa il GPL è iniettato (solitamente) in fase liquida, e infatti se l'impianto è fatto a regola d'arte (cosa rara), la perdità di prestazioni è praticamente trascurabile.

 

[switing63]

Boh non credo... in fondo la benzina è una miscela molto varia di idrocarburi, non può essere definita da un solo componente.
Il numero di ottano è stato introdotto parecchi anni fa, in riferimento ad una miscela di 100% di isottano, che veniva appunto presa come riferimento di numero di ottano pari a 100; oggi con la raffinazione nettamente migliore, quel limite di 100 può essere superato, cioè si possono ottenere benzine con proprietà migliori dell'isottano stesso che veniva preso come riferimento.

Assolutamente d'accordo.
Ho trovato in rete un articolo in inglese che spiega vita morte e miracoli della benzina però è lunghissimo, un centinaio di pagine, vi dico solo che ci sono idrocarburi che hanno numeri d'ottano superiore a 200, e che sono contenuti nella benzina però in percentuali piccolissime, volendo si potrebbe fare una sorta di carburante anche con 150 ottani, selezionando gli idrocarburi opportuni.
Vi metto una tabella con le caratteristiche di alcuni idrocarburi.

15% n-paraffins RON MON BP d AIT
n-butane 113 : 114 : -0.5: gas : 370
n-pentane 62 : 66 : 35 : 0.626 : 260
n-hexane 19 : 22 : 69 : 0.659 : 225
n-heptane (0:0 by definition) 0 : 0 : 98 : 0.684 : 225
n-octane -18 : -16 : 126 : 0.703 : 220
( you would not want to have the following alkanes in gasoline,
so you would never blend kerosine with gasoline )
n-decane -41 : -38 : 174 : 0.730 : 210
n-dodecane -88 : -90 : 216 : 0.750 : 204
n-tetradecane -90 : -99 : 253 : 0.763 : 200
30% iso-paraffins
2-methylpropane 122 : 120 : -12 : gas : 460
2-methylbutane 100 : 104 : 28 : 0.620 : 420
2-methylpentane 82 : 78 : 62 : 0.653 : 306
3-methylpentane 86 : 80 : 64 : 0.664 : -
2-methylhexane 40 : 42 : 90 : 0.679 :
3-methylhexane 56 : 57 : 91 : 0.687 :
2,2-dimethylpentane 89 : 93 : 79 : 0.674 :
2,2,3-trimethylbutane 112 : 112 : 81 : 0.690 : 420
2,2,4-trimethylpentane 100 : 100 : 98 : 0.692 : 415
( 100:100 by definition )
12% cycloparaffins
cyclopentane 141 : 141 : 50 : 0.751 : 380
methylcyclopentane 107 : 99 : 72 : 0.749 :
cyclohexane 110 : 97 : 81 : 0.779 : 245
methylcyclohexane 104 : 84 : 101 : 0.770 : 250
35% aromatics
benzene 98 : 91 : 80 : 0.874 : 560
toluene 124 : 112 : 111 : 0.867 : 480
ethyl benzene 124 : 107 : 136 : 0.867 : 430
meta-xylene 162 : 124 : 138 : 0.868 : 463
para-xylene 155 : 126 : 138 : 0.866 : 530
ortho-xylene 126 : 102 : 144 : 0.870 : 530
3-ethyltoluene 162 : 138 : 158 : 0.865 :
1,3,5-trimethylbenzene 170 : 136 : 163 : 0.864 :
1,2,4-trimethylbenzene 148 : 124 : 168 : 0.889 :
8% olefins
2-pentene 154 : 138 : 37 : 0.649 :
2-methylbutene-2 176 : 140 : 36 : 0.662 :
2-methylpentene-2 159 : 148 : 67 : 0.690 :
cyclopentene 171 : 126 : 44 : 0.774 :
( the following olefins are not present in significant amounts
in gasoline, but have some of the highest blending octanes )
1-methylcyclopentene 184 : 146 : 75 : 0.780 :
1,3 cyclopentadiene 218 : 149 : 42 : 0.805 :
dicyclopentadiene 229 : 167 : 170 : 1.071 :

 

[gg140298]

Concordo con quanto è stato già detto sull'argomento. Però aggiungo che c'è ancora margine per altro. Ma ne sento parlare ancora troppo poco e vorrei sapere perchè.

Hai ragione l'alcol etilico o etanolo è perfettamente miscibile alla benzina in tutte le proporzioni, purchè sia anidro, ed ha ottime caratteristiche E85 non consentono il funzionamento del motore se non usando una centralina flex (Magneti Marelli le produce appunto per il mercato Brasiliano).
E' invece possibile usare una miscela E5 (5% etanolo e 95% benzina) su tutti i motori attuali senza modifiche (in questo caso la normale centralina riesce ad abbassare il rapporto stechio da 14,7 a 14,4), anzi la legge lo preve, ogni anno fino al 2010 la percentuale di etanolo addizionata alla benzina dovrebbe arrivare al 5%, purtroppo ad oggi la legge è totalmente disattesa e neanche una goccia è finita nella benzina. Tra le altre cose un 5% di etanolo nelle benzina dovrebbe elevare il numero di ottano da 95 a 96,7.

Le tue informazioni sono molto precise: mi hai chiarito tanti aspetti (grazie e bravo). La mancata attuazione delle disposizioni di legge pensi sia dovuta all'influenza dei "petrolieri", che non vogliono perdere quel 5 %, oppure ci sono limitazioni tecniche, dovute per esempio alla presenza di acqua nei serbatoi della rete di distribuzione? E cosa si sa a proposito della compatibilità dei vari dettagli in materiale plastico delle attuali auto con il carburante in miscela?

 

[switing63]

Si, credo che i petrolieri non gradiscano molto aggiungere bioetanolo alla benzina, anche se non vedo un grosso problema di guadagno, nel senso che alla fine la benzina addizionata la pagheresti in modo che non influisca sul loro guadagno. Le parti in materiale gommoso/plastica con percentuali fino al 5% non dovrebbero subire particolari deterioramenti, problemi ci potrebbero essere se l'alimentazione è ad etanolo puro o al limite E85.
Per l'acqua ci sono più problemi se l'etanolo aggiunto è in piccola percentuale che non in alta quantità.

Esperimento semplice, se prendi l'alcol rosa, che è etanolo al 90% e acqua al 10% e lo misceli con la benzina, diciamo 1 parte di alcol e 19 di benzina (5%) la cosa non funziona appunto per la presenza di acqua, si formano due strati uno verde sopra e uno rosa sotto. Ma se la percentuale di alcol è ad esempio il 70% e la benzina il 30% a questo punto si mescola e rimane abbastanza stabile in un liquido violaceo segno che comunque la presenza di acqua non crea problemi.
Tutto questo per dire che volendo il problema acqua non è insormontabile, e la piccola percentuale che ci può essere in una cisterna non dovrebbe creare troppi problemi.
Comunque secondo me ci sono sostanze capaci di emulsionare il tutto senza problemi.

Leggi a questo link
http://it.wikipedia.org/wiki/2-propanolo

ti metto solo un piccolo estratto.

L'alcool isopropilico trova anche impiego come additivo per particolari tipi di benzina per veicoli, perché permette che l'acqua eventualmente presente non si separi in una fase distinta, cosa che farebbe aspirare acqua al motore causandone lo spegnimento.

 

[gg140298]

Si,

Esperimento semplice, se prendi l'alcol rosa, che è etanolo al 90% e acqua al 10% e lo misceli con la benzina, diciamo 1 parte di alcol e 19 di benzina (5%) la cosa non funziona appunto per la presenza di acqua, si formano due strati uno verde sopra e uno rosa sotto. Ma se la percentuale di alcol è ad esempio il 70% e la benzina il 30% a questo punto si mescola e rimane abbastanza stabile in un liquido violaceo segno che comunque la presenza di acqua non crea problemi.
Tutto questo per dire che volendo il problema acqua non è insormontabile, e la piccola percentuale che ci può essere in una cisterna non dovrebbe creare troppi problemi.
Comunque secondo me ci sono sostanze capaci di emulsionare il tutto senza problemi.

Leggi a questo link
http://it.wikipedia.org/wiki/2-propanolo

ti metto solo un piccolo estratto.

L'alcool isopropilico trova anche impiego come additivo per particolari tipi di benzina per veicoli, perché permette che l'acqua eventualmente presente non si separi in una fase distinta, cosa che farebbe aspirare acqua al motore causandone lo spegnimento.

Grazie! sei stato chiaro e prezioso :OK) Forse ci dobbiamo mobilitare un po' noi opinione pubblica (ed i media) per rompere l'inerzia e l'ipocrisia dei veicoli ecologici fantascientifici. O mi sbaglio.

 

[switing63]

Credo che un piccolo aiuto possa arrivare tra qualche anno dalla Formula 1, se non ricordo male tra qualche anno i motori di F1 non utilizzeranno più benzina ma bioetanolo, e credo che questo possa far crescere l'interesse dell'automobilista medio verso altri tipi di carburante.

 

[gg140298]

Credo che un piccolo aiuto possa arrivare tra qualche anno dalla Formula 1, se non ricordo male tra qualche anno i motori di F1 non utilizzeranno più benzina ma bioetanolo, e credo che questo possa far crescere l'interesse dell'automobilista medio verso altri tipi di carburante.

Non sapevo di questo nuovo regolamento. Quindi ci si allineerà slls Formula americana Cart: mi sembra che loro usano l'alcol da anni.

 

[switing63]

Al momento non è previsto dal regolamento, è solo un ipotesi, che io spero si concretizi

http://www.motorsportblog.it/post/1830/ ... bioetanolo