Адаптація автомобільного бензинового двигуна для роботи на сумішевому паливі з біоетанолом

Abstract

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.

Due to the introduction in Ukraine, as of May 1, 2025, of new environmental standards mandating the inclusion of at least 5% bioethanol in gasoline with an octane number below 98, the issue of adapting used automotive gasoline engines to operate on blended fuel has become increasingly relevant. Bioethanol, as a renewable energy source, possesses different physicochemical properties compared to gasoline, which affects the combustion process and, consequently, influences the engine's power output, fuel efficiency, and environmental performance. This study analyzes the impact of bioethanol addition on fuel–air mixture param-eters, particularly changes in the air–fuel equivalence ratio, calorific value, and ignition boundaries. The stoichiometric ratios of gasoline–air and bioethanol–air mixtures differ, which can disrupt the quality of the prepared combustible mixture and, subse-quently, alter engine performance indicators such as power and efficiency. The reduced calorific value of the bioethanol–gasoline mixture may lead to a decrease in engine power–potentially by up to 40%. When adding 25% bioethanol to gasoline, the calorific value of the fuel–air mixture decreases by 9%, which can result in a proportional reduction in engine power. At bioethanol concen-trations of 30–60%, the mixture may fall outside the ignition range, rendering it ineffective without additional technical solutions. Modern approaches to engine adaptation are reviewed, including fuel delivery correction based on ethanol content sensors and oxygen sensors in the exhaust gases (closed-loop control), followed by calculations of bioethanol concentration.