samenstelling van benzine en diesel 
zowel benzine als dieselbrandstof bestaan uit honderden verschillende koolwaterstofmoleculen. Daarnaast zijn verschillende bio-oorsprong componenten, zoals ethanol in benzine mengen, zijn gemeenschappelijk.
benzine bevat voornamelijk alkanen (paraffinen), alkenen (olefinen) en aromaten. Diesel bestaat voornamelijk uit paraffinen, aromaten en naftenen., De koolwaterstoffen van benzine bevatten doorgaans 4-12 koolstofatomen met een kooktraject tussen 30 en 210 °C, terwijl dieselbrandstof koolwaterstoffen bevat met ongeveer 12-20 koolstofatomen en het kooktraject ligt tussen 170 en 360 °C. benzine en diesel bevatten ongeveer 86 gewichtsprocent koolstof en 14 gewichtsprocent waterstof, maar de waterstof / koolstofverhouding verandert enigszins afhankelijk van de samenstelling.
Paraffinehoudende koolwaterstoffen, met name normale paraffines, verbeteren de ontstekingskwaliteit van dieselbrandstof, maar de lage temperatuureigenschappen van deze paraffines zijn meestal slecht., Aromaten in benzine hebben een hoog octaangetal. Aromaten en olefinen kunnen echter de reinheid van de motor verergeren en ook de afzettingen van de motor verhogen, wat een belangrijke factor is voor nieuwe geavanceerde motoren en nabehandelingsapparatuur. Aromaten kunnen leiden tot kankerverwekkende verbindingen in uitlaatgassen, zoals benzeen en polyaromatische verbindingen. Olefinen in benzine kunnen leiden tot een verhoging van de concentratie van reactieve olefinen in uitlaatgassen, waarvan sommige kankerverwekkend, toxisch zijn of het ozonvormend vermogen kunnen verhogen., Additieven kunnen nodig zijn om te zorgen voor adequate eigenschappen van benzine en dieselbrandstof.
traditionele benzine en diesel worden niet uitgebreid behandeld in het “AMF Fuel Information System”. In plaats daarvan, focus wordt gegeven aan alternatieve mengen of vervanging opties van benzine en diesel. De motortechnologie en de wetgeving en normen voor benzine en diesel worden echter kort besproken.
benzine-wetgeving en normen
de motor en de nabehandelingstechnologie stellen eisen aan de brandstofkwaliteit., Er werden fundamentele brandstofanalyses ontwikkeld om de algemene prestaties en de bruikbaarheid van brandstoffen in verbrandingsmotoren te screenen. Brandstofeigenschappen die belangrijk zijn in milieucontexten, zoals de compatibiliteit van brandstof met emissiebeheersingssystemen, werden later gedefinieerd. De functionaliteit en algemene prestaties van benzine kunnen worden gedefinieerd, bijvoorbeeld in termen van octaangehalte, volatiliteit, olefine-gehalte en additieven. Milieuprestaties kunnen bijvoorbeeld worden gedefinieerd in termen van aromaten, olefinen, benzeengehalte, oxygenaten, vluchtigheid en zwavel (lood is in de meeste landen niet toegestaan)., Brandstofeigenschappen worden gecontroleerd door wetgeving en door brandstofnormen. Er zijn ook een aantal andere regionale en nationale normen voor brandstoffen.
in Europa worden in de Brandstofkwaliteitsrichtlijn 2009/30/EG de eisen voor basisbrandstofeigenschappen voor benzine vastgesteld. De Europese norm EN 228 bevat uitgebreidere eisen dan de richtlijn brandstofkwaliteit om de goede functionaliteit van benzine op de markt te waarborgen. CEN (Europees Comité voor normalisatie) ontwikkelt normen in Europa.
in de VS is ASTM D 4814 een specificatie voor benzine., De ASTM-norm omvat een aantal klassen, vrijstellingen en uitzonderingen, rekening houdend met het klimaat, de regio en, bijvoorbeeld, ethanolgehalte van benzine. In 2011 aanvaardde de US EPA vrijstelling voor het gebruik van 15 vol-% ethanol blend voor 2001 en nieuwere auto ‘ s. In de VS worden benzine-oxygenaatmengsels als “wezenlijk vergelijkbaar” beschouwd als ze koolwaterstoffen, alifatische ethers, andere alifatische alcoholen dan methanol, tot 0,3 vol-% methanol, tot 2,75 vol-% methanol met een gelijk volume butanol, of alcohol met een hoger moleculair gewicht bevatten. De brandstof mag niet meer dan 2 bevatten.,0 gewichtsprocent zuurstof, met uitzondering van de brandstoffen die alifatische ethers en/of alcoholen (met uitzondering van methanol) bevatten die niet meer dan 2,7 gewichtsprocent zuurstof mogen bevatten. In de VS is de zogenaamde p-serie brandstof bestaande uit butaan, pentanen, ethanol, en de biomassa-afgeleide co-oplosmiddel methyltetrahydrofuran (MTHF) toegestaan voor FFV auto ‘ s.
automobiel – en motorfabrikanten hebben aanbevelingen voor brandstoffen geformuleerd in het” World Wide Fuel Charter ” (WWFC)., Categorie 4 is de strengste WWFC-categorie voor “markten met verder geavanceerde eisen voor emissiebeheersing om geavanceerde Nabehandelingstechnologieën voor NOx en fijnstof mogelijk te maken”.
geselecteerde eisen en brandstofeigenschappen worden weergegeven in onderstaande tabellen 1 en 2.
Tabel 1. Geselecteerde eisen voor benzine eigenschappen in Europa en in de VS, samen met de aanbevelingen van de AUTOMANUFACTURER (WWFC). Volledige eisen en normen zijn beschikbaar van de respectieve organisaties.
Tabel 2., Voorbeelden van een aantal niet-beperkte benzine eigenschappen.
Diesel – wetgeving en normen
motor en nabehandelingstechnologie leggen eisen op voor de brandstofkwaliteit. Er werden fundamentele brandstofanalyses ontwikkeld om de algemene prestaties en de bruikbaarheid van brandstoffen in verbrandingsmotoren te screenen. Brandstofeigenschappen die belangrijk zijn in milieucontexten, zoals de compatibiliteit van brandstof met emissiebeheersingssystemen, werden later gedefinieerd., De functionaliteit en algemene prestaties van dieselbrandstof kunnen bijvoorbeeld worden gedefinieerd in termen van ontstekingskwaliteit, destillatie, viscositeit en additieven. Milieuprestaties kunnen worden gedefinieerd in termen van aromaten en zwavelgehalte.
Brandstofeigenschappen worden gecontroleerd door wetgeving en door brandstofnormen. In Europa worden in Richtlijn 2009/30/EG inzake brandstofkwaliteit de eisen vastgesteld voor de basiseigenschappen van dieselbrandstof. De Europese norm EN 590 bevat uitgebreidere eisen dan de richtlijn brandstofkwaliteit om de goede werking van dieselbrandstof op de markt te waarborgen., In Europa ontwikkelt CEN (Europees Comité voor normalisatie) normen.
in de VS is ASTM D 975 een specificatie voor dieselbrandstof. ASTM standaard omvat verschillende klassen. Er zijn ook een aantal andere regionale en nationale normen voor brandstoffen.
automobiel – en motorfabrikanten hebben aanbevelingen voor brandstoffen geformuleerd in het” World Wide Fuel Charter ” (WWFC). Categorie 4 is de strengste WWFC-categorie voor “markten met verder geavanceerde eisen voor emissiebeheersing om geavanceerde Nabehandelingstechnologieën voor NOx en fijnstof mogelijk te maken”.,
geselecteerde eisen en brandstofeigenschappen worden weergegeven in de tabellen 3 en 4 hieronder.
Tabel 3. Geselecteerde eisen voor diesel eigenschappen in Europa en in de VS, samen met de aanbevelingen van de AUTOMANUFACTURER (WWFC). Volledige eisen en normen zijn beschikbaar van de respectieve organisaties.
Tabel 4. Voorbeelden van een aantal niet-beperkte dieseleigenschappen. a, b
motortechnologie
benzinemotoren met vonkontsteking zijn de belangrijkste energiebron voor personenauto ‘ s., Vonkontstekingsmotoren zijn eenvoudig en goedkoop in vergelijking met compressieontstekingsdieselmotoren. Bovendien maakt de stoichiometrische lucht-brandstofverhouding het gebruik van driewegkatalysator (TWC) mogelijk, die de uitstoot van koolmonoxide (CO), koolwaterstoffen (HC) en stikstofoxiden (NOx) gelijktijdig en efficiënt kan verminderen. Een nadeel van motoren met vonkontsteking is hun lagere efficiëntie in vergelijking met compressieontstekingsmotoren. Daarom is het brandstofverbruik van motoren met vonkontsteking zowel in energie-als in volumetrische termen hoger dan dat van dieselmotoren.,
benzineauto ‘ s met carburatormotoren waren tot het einde van de jaren tachtig beschikbaar. tegenwoordig zijn vonkontstekingsmotoren port-injectiemotoren, meestal uitgerust met meerpuntsbrandstofinjectie (MPFI, brandstof geïnjecteerd in de inlaatpoort). In de jaren negentig verschenen direct-injectie vonkontstekingsmotoren met een hoger rendement en een lager brandstofverbruik op de markt. In de jaren ‘ 90 werden ook modellen met lean combustion met overtollige lucht geïntroduceerd, maar al snel verdwenen ze uit de markt., Vonkontstekingsmotoren, zowel in-direct-als direct-injectie, zijn nu gebaseerd op een stoichiometrische lucht/brandstofverhouding en zijn uitgerust met een TWC-katalysator.
de uitlaatemissies van motoren met vonkontsteking die gebruikmaken van een stoichiometrische lucht/brandstofverhouding kunnen efficiënt worden geregeld met een driewegkatalysator (TWC). In TWC waarin koolmonoxide en onverbrande koolwaterstoffen gelijktijdig worden geoxideerd met de reductie van stikstofoxiden. Met TWC wordt nog meer dan 90% vermindering van de CO -, HC-en NOx-emissies bereikt, en de emissies komen voornamelijk voor bij koude start of zware acceleratie., In sommige omstandigheden kan de TWC-katalysator echter ammoniak-en lachgasemissies veroorzaken. TWC ’s werken alleen efficiënt in een zeer smal lambdavenster dicht bij de stoichiometrische lucht/brandstofverhouding en daarom kunnen TWC’ s niet worden gebruikt in motoren met een mager mengsel, zoals dieselmotoren. Het voordeel van een mager mengsel zou een beter brandstofverbruik zijn, maar ten koste van een hogere NOx-uitstoot. Uitlaatgasrecirculatie (EGR) is een van de gangbare technologieën die worden gebruikt voor het verminderen van de NOx-uitstoot van dieselmotoren, en het wordt ook gebruikt in motoren met vonkontsteking., Voor auto ‘ s met directe inspuiting met vonkontsteking zijn de deeltjesemissies hoog en daarom kunnen deeltjesfilters noodzakelijk zijn.
vonkontstekingsmotoren zijn tegenwoordig minder gevoelig voor brandstof dan oudere motorgeneraties en de absolute massa-emissies zijn laag. Bij een koude start, zware rijomstandigheden en bij lage temperaturen kunnen er echter grote absolute en relatieve verschillen bestaan tussen brandstoffen voor alle auto ‘ s. In het verleden waren carburateur motoren bijzonder gevoelig voor brandstof, bijvoorbeeld, rijbaarheid en damp lock problemen werden ervaren., De meeste auto ‘ s die op benzine rijden, kunnen in Europa en in de VS met
ten minste 10 vol% ethanol verdragen-vanwege hun hoge efficiëntie zijn dieselmotoren met compressieontsteking de belangrijkste energiebron in zware bedrijfsvoertuigen, vanwege hun hoge efficiëntie. Vandaag dieselmotoren worden steeds populairder ook in lichte auto ‘ s. Emissiebeheersingssystemen en interne motoroplossingen hebben cruciale effecten op de uitlaatemissies. Dieselmotoren draaien op een mager mengsel, wat het brandstofverbruik verbetert, maar ten koste gaat van de uitstoot van stikstofoxide (NOx)., NOx-emissies worden gevormd door stikstof in de lucht bij hoge temperaturen. Een ander probleem van dieselmotoren is de uitstoot van hoge deeltjes (PM).
selectieve katalytische reductie (SCR) en uitlaatgasrecirculatie (EGR) zijn de gemeenschappelijke technologieën die worden gebruikt om de NOx-emissies van dieselmotoren te verminderen. EGR is een interne motortechnologie, terwijl SCR een uitlaatgasnabehandelingssysteem is dat een reductiemiddel gebruikt, zoals ammoniak of ureum. Bij EGR wordt een deel van het uitlaatgas teruggeleid naar de motorcilinders, wat de verbrandingstemperatuur en dus de NOx-uitstoot verlaagt., Een hoge EGR-verhouding kan leiden tot problemen met de reinheid van de motor en de uitstoot van deeltjes kan toenemen. Oxidatiekatalysator vermindert vluchtige organische emissies. Deeltjesfilters verminderen efficiënt de uitstoot van deeltjes.
Chiba, F., Ichinose, H., Morita, K., Yoshioka, M., Noguchi, Y. and Tsugagoshi, T. High Concentration Ethanol Effect on SI Engine
Emissions (2010) SAE Technical Paper 2010-01-1268.
EMA-Statement. (2010) Technical Statement on the Use of Oxygenated Gasoline Blends in Spark Ignition Engines. Vereniging Van Motorfabrikanten. Januari 2010., http://www.enginemanufacturers.org/.
Kabasin, D. et al. (2009) verwarmde injectoren voor ethanol koude start. SAE Technical Paper 2009-01-0615.
Murphy, M. (1998) Motor fuel Options for Heavy Vehicle Diesel Engines: Fuel Properties and Specifications. Battelle.