Velký test stooktanových benzinů: Vadí, když je Verva E10?

O tom, že v rámci snižování CO₂ z dopravy se dřív či později přejde na benziny s vyšším obsahem biosložky (záměrně nepíšeme přímo lihu, byť dosud byl nejčastější), jsme vás informovali už ve Světě motorů číslo 34/2016. Zatímco třeba v sousedním Rakousku už Natural 95 v jiné kategorii než E10 nekoupíte, u nás má stále E5 téměř monopol. Nicméně to neznamená, že se nám to vyhne:

„Přechod na benzin E10 vnímáme ve střednědobém horizontu jako nevyhnutelný, zejména z důvodu plnění stále přísnějších norem úspory emisí a také v kontextu přechodu všech okolních trhů na E10. Přesný termín aktuálně není známý. Změna je vyžádána stále stupňovanými legislativními požadavky EU a de facto představuje harmonizaci trhu EU. Hovoříme o změně většinového typu benzinu BA95 na úrovni výroby a distribuce, která se promítne i do komerčních řad včetně Efecty 95,“ odpověděla nám za Orlen Unipetrol RPA Lada Gadas.

Vše kolem pohonu aut na LPG: Proč jej vzít na milost?

Martin Vaculík

Technika

22

Najednou E5?

Příznivci prémiového paliva Verva 100, proslulého modrou barvou a čisticími schopnostmi, se však překvapení dočkali už v roce 2021, kdy se vedle tankovací pistole nenápadně objevil malý kulatý znak E10. Lze naprosto pochopit ty, které to rozhořčilo. Motivací k nákupu prémiového benzinu jsou totiž pro mnohé nejen vyšší oktanové číslo a čisticí přísady, ale podstatně delší skladovatelnost. O stooktanových benzinech na českém trhu totiž plošně platí (sami jsme to opakovaně napsali), že neobsahují líh, který by se smíchal s kondenzační vodou a „vypadl“ na dno nádrže. Právě tato nezápalná směs je nejčastější příčinou, proč déle odstavené stroje, kterým v nádržích zůstal normální Natural 95, nejdou nastartovat. Vervu, stejně jako jiné stooktanové benziny, tak tankovali například i majitelé veteránů. Místo lihu v nich už léta je látka ETBE (etyl-terc-butyl-eter), která se sice z lihu vyrábí, ale s vodou mísitelná není a popsaný škodlivý efekt neudělá. Díky původu z obnovitelného zdroje se dá místo něj započítat, slouží však prioritně ke zlepšení oktanového čísla.

Martin Vaculík, upoutávka na Premium • Zdroj: Auto.cz

První stooktanový z Čech

Když Orlen Benzina přesunul Vervu 100 do kategorie E10, naštěstí tak neučinil přídavkem lihu, ale zvýšením koncentrace zmíněného ETBE. Od května 2021 tak Verva obsahuje okolo 20 procent této látky. Celá věc má výrobní pozadí. Do zmíněného data se všechny benziny s 98 a více oktany do České republiky dovážely ze zahraničních rafinerií, nejčastěji asi z OMV ve Schwechatu. Tehdy však začala poprvé v historii stooktanový benzin vyrábět rafinerie v Kralupech nad Vltavou. Musela však vyjít ze stávajících technologií, a tak nárůstu oktanového čísla nebylo dosaženo modifikací základních uhlovodíkových složek benzinu, ale právě zvýšením obsahu ETBE.

Látka, která má jinak samé výhody, má i jednu nectnost. Její molekula obsahuje i jeden atom kyslíku, což znamená nižší výhřevnost (energie automobilových paliv pochází z uhlíku a vodíku). Právě proto je i obsah kyslíku limitován normou ČSN EN 228 pro jakost automobilových benzinů, která u kategorie E5 povoluje 2,7, u E10 pak 3,7 %. Tedy Verva 100 přestoupila do kategorie E10 právě kvůli vyššímu podílu kyslíku v látce na zvýšení oktanového čísla, zároveň však výrobce neměl žádný důvod vymýšlet něco jiného, protože dříve či později by jej ke stejnému kroku stejně donutily požadavky na snižování emisí CO₂.

Ve třech zkušebnách

V tuto chvíli je však situace stále taková, že Verva 100 je E10, ostatní benziny na českém trhu E5, a to včetně prémiových stooktanových konkurentů. Nabrali jsme proto lepší paliva všech velkých značek, konkrétně Orlen Benzina Verva 100, MOL EVO 100 Plus, OMV MaxxMotion 100 a Shell V-Power Racing 100. Pro srovnání jsme ještě na čerpací stanici Orlen Benzina nabrali obyčejnou Efectu 95, neboť jistě chcete vědět, jaké jsou výhody prémiového paliva proti standardnímu. A změřili jsme oktanové číslo, výhřevnost, ale hlavně měrnou spotřebu paliva na specializovaných zkušebnách. Stálo to nás to dohromady dost přes 300.000 Kč, zato máme přesná data. Pojďme na to!

Proč je nafta lepší v Čechách než na Moravě: Může za to nová složka

Martin Vaculík

Novinky

58

Oktanové číslo: Fakt mají 100?

Motorista tankující stooktanové benziny řeší s výjimkou E10 i další kontroverzi. Na normotvorném štítku vedle pistole s honosným obchodním názvem je totiž vždy suchý nápis BA 98 Super Plus. Takže tankujeme 100, nebo jen 98 oktanů?

Stav, kdy na předepsaném štítku je jiná hodnota než v obchodním názvu paliva, vychází opět z normy. Nejvyšší kategorie benzinů, kterou totiž norma ČSN EN 228 zná, je opravdu BA Super Plus 98. Neexistuje tedy žádný vyšší požadavek 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.

S menšími pětilitrovými kanystry jsme tak zamířili do zkušebny společnosti SGS v Kolíně, kde dle předepsané metodiky EN ISO 5164 měří oktanové číslo výzkumnou metodou. Zde se sluší připomenout jednu matoucí věc – norma požaduje dvě metody stanovení oktanového čísla. Hodnota udávaná na stojanu je výsledek výzkumné metody. Druhá hodnota, pro benzin Super Plus 98, pochází z takzvané motorové metody. Zde jsou i jiné limity, pro Super Plus 98 je to 88 oktanů. Aby to bylo matoucí ještě více, dělají se obě metody na motoru, liší se jen jeho nastavení a přesný postup. Mimochodem i často tradovaná fáma, že americkým vozům stačí nižší oktanové číslo, je dána tím, že v USA na stojanech udávají průměr mezi výzkumnou a motorovou metodou. My jsme nechali ověřit oktanové číslo výzkumnou metodou. Výsledky vidíte v tabulce. 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, jak bylo naměřeno.

Získané hodnoty se skutečně po započtení nejistoty měření (také 0,2) velmi blíží obchodní deklaraci a lze říci, že sto oktanů mají. Rozdíly mezi nimi pak zásadně nevystoupily z nejistoty stanovení výsledku, nelze tudíž dělat žádné tvrdé závěry.

Test stooktanových benzinů – výhřevnost: Kolik energie má jeden litr?

Norma pro automobilový benzin stanovuje mnoho parametrů, které mohou regulátoři kontrolovat. Ten asi nejpodstatnější, tedy kolik energie za své peníze dostanete, však překvapivě nikde zakotven není. Nechali jsme jej změřit.

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 a jednou ujedete za 250 Kč sto kilometrů, jindy jen 93.

Vysokooktanové benziny: Žádné zázraky nečekejte

Martin Vaculík

Novinky

113

Jak se měří

Výhřevnost lze samozřejmě změřit. Dělá se to v kalorimetru umístěním vzorku paliva do speciální kapsle, jejíž spalné teplo známe. Podobně známé je teplo zápalné šňůrky. Vše se pak umístí do hermeticky uzavřeného kontejneru naplněného čistým kyslíkem. Jeho tepelná kapacita je známa, a tak ze změny teploty lze vypočítat, jaké spalné teplo a výhřevnost má dané palivo.

S vodou a bez vody

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 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 tak 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.

Seriál o spotřebě: Diesel vs. LPG vs. hybrid

Martin Vaculík

Technika

75

Hustota to zachránila

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 Orlenu Benziny 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.

Test stooktanových benzinů – měření výkonu: Výkon na dynamometru

Nejzajímavější část našich měření se udála ve Vědeckotechnickém parku Roztoky, kde vědci z ČVUT provozují kompletně vybavené motorové zkušebny. Dřív se takovém stanovišti říkalo dynamometr, dnes umí i celou řadu přesných analýz.

Výkon motoru v našem časopisu ověřujeme často, ale na takzvané válcové zkušebně metodou dynamického měření. Při něm se snímá zrychlení rotujících válců při akceleraci upoutaného vozidla na plný plyn. Tím se stanový výkon na kolech. Po dosažení nejvyšších otáček se vyřadí na neutrál a sleduje se rozdíl mezi známým setrvačným doběhem nezatížených válců a doběhem aktuálním, kdy do hry vstupují valivé odpory i převodové ústrojí vozidla. Přičtením tohoto ztrátového výkonu k hodnotě naměřené na kolech vzniká výkon motoru. Pokud zároveň známe otáčky motoru (podmínkou je pevný převod, tedy například bez prokluzu hydraulického měniče), dopočítáme točivý moment. Byť dnešní válcové zkušebny jsou sofistikovaná zařízení schopná odhalit prokluzy kola a jiné zdroje odchylek, tak jde o měření orientační. Zásadním limitem bývá chlazení realizované ofukem přídě vozidla ventilátory. Celá metodika nasčítá tolik nejistot, že k hodnocení vlivu motorových paliv na vnější charakteristiku motoru je zcela nevhodná a zaznamenané rozdíly jsou často dány spíš tím, že při opakovaném měření roste teplota chladicí kapaliny i nasávaného vzduchu a tudíž klesá výkon. Korekce, které jsou na toto stanoveny, pak nemusí mít žádný vztah ke skutečné reakci motoru a jeho řídicí jednotky.

Emise z provozu elektromobilu: Martin Vaculík a jeho týden bez emisí

Martin Vaculík

Elektromobily

130

Motor běžný dnešní

Jelikož naším cílem bylo stanovení měrné spotřeby motoru na jednotlivá paliva (viz následující strany), připadala v úvahu jen klasická stacionární motorová brzda, nazývaná dynamometr. Motor je aktivně brzděn generátorem, naddimenzované vnější chladiče mu zajišťují vždy optimální a klidně po mnoho dní konstantní chlazení. Mezi klikovou hřídelí a generátorem, na kterém se snímají točivý moment a otáčky, nejsou žádné pružné prvky, tedy nic, co by mohlo do procesu měření vnášet jakékoliv neznámé. Motor je řízen speciální zkušební jednotkou. Využívá základní mapy všech hlavních parametrů ze sériové, ale je upravena tak, aby motor běžel i bez vstupních dat od vozidla. Pro naše měření byl použit agregát zcela aktuální technické koncepce – VW 1.4 TSI z řady EA 211, tedy přeplňovaný čtyřválec s přímým vstřikem paliva, 16V rozvodem, proměnným časováním obou vačkových hřídelí, chlazenými výfukovými svody a deaktivací prostřední dvojice válců při nízkém zatížení. Maximální výkon udávaný výrobcem činí 103 kW, udávaný točivý moment pak 250 Nm.

Dieselová Pro a Proti, část I: V čem je diesel nejlepší

Martin Vaculík

Technika

448

Jen nepodstatné rozdíly

Nejvyššího výkonu dosáhl motor na vzorek číslo 3, tedy palivo do OMV – 105,9 kW. O desetinku kW méně měly vzorky od MOL a Shell, o tři desetiny méně, tedy 105,6 kW pak Verva 100. Nejnižší byl dle očekávání výkon na palivo 95 oktanový benzin s hodnotou 105,3 kW. Maximální rozdíl 0,6 kW však nemá žádný motorista šanci na dynamice svého vozu pocítit.

Větší, byť také s jistotou pod hranicí pozorovatelnosti, jsou rozdíly v točivém momentu. Nejmenší měl motor na Vervu 100 (254,3 Nm), nejvyšší na OMV MaxxMotion 100 (258,4 Nm). Opět ale platí, že rozdíl čtyř Nm nemůže žádný řidič pocítit.

Toto měření tak prokázalo, že z pohledu vlivu na vnější charakteristiku motoru běžného osobního vozu jsou mezi jednotlivými palivy minimální rozdíly. Zároveň se ukázalo, že u sériového motoru není rozdíl mezi výkonem na palivo, které má oktanové číslo například 99,9, a palivem, které jej má 96,4 (což byla v našem případě Efecta 95). Může to být i tím, že točivý moment konkrétního motoru není jeho fyzikálním maximem, ale byl výrobcem záměrně ostřižen na hodnotu umožňující použití převodovek dimenzovaných na 250 Nm. Jiné motory mohou na zvýšené oktanové číslo reagovat.

Velký test stooktanových benzinů | Zdroj: Svět motorů

Test stooktanových benzinů – měření účinnosti: Měrná spotřeba

Teoreticky by se zdálo, že k predikci, jak to či které palivo ovlivní spotřebu či dojezd vozidla, postačí měření výhřevnosti. Jenže palivo má i další parametry, kterými může ovlivňovat účinnost motoru. Ke skutečně tvrdému a finálnímu verdiktu, o němž nebude přípustná nejmenší diskuse, bylo nutné měření právě i té účinnosti.

Pojem účinnost jistě znáte. Stanoví, kolik procent energie přivedené do motoru se změní na mechanickou práci.

Účinnost spalovacího motoru se ve zkušebnictví stanovuje tak, že při konkrétní stabilní zátěži měříme spotřebu paliva. V případě našeho testu vědci z ČVUT použili extrémně přesné zařízení AVL 735.

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 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.

Seriál o spotřebě: Jezdit na ropu, nebo na řepu?

Martin Vaculík

Technika

5

Kolik gramů na kilowatthodinu

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 Max Motion 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.

Seriál o spotřebě: Lze jezdit na rostlinný olej?

Martin Vaculík

Technika

108

Přes 36 procent

Na každé palivo nám technici z ČVUT ve zkušebně VTP Roztoky změřili 60 bodů. Vždy šest pozic škrticí klapky od minima po maximu a vždy po 500 otáčkách od 1500 do 6000 min^-1.

Výsledkem strojního hodnocení jsou takzvané isočáry, 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). V tabulce jsme pak vynesli konkrétní hodnoty z deseti bodů. Nejvyšší hodnota účinnosti 36,57 byla zaznamenána na paliva Shell V-Power Racing 100.

Spotřebu vyjádřenou v g/kWh měl o zhruba o procento vyšší vzorek číslo 1. Po přepočtu na litry se však rozdíly smazávají.

Závěr

Náročné testy neprokázaly mezi jednotlivými palivy tak velké rozdíly, aby bylo možno stanovovat pořadí. Nebylo naměřeno nic, čím by šly podložit pocity motoristů, že jim vůz na palivo v kategorii E10 hůře táhne nebo má vyšší spotřebu paliva. Rozdíl ve spotřebě může být jedno procento v případě, že se to výrobcům nepodaří vykompenzovat vyšší hustotou, což se v případě našeho testu stalo. Motoristé, kteří mají pocit, že jejich vůz pracuje na Vervu 100 s E10 hůř než předtím, jsou obětí sugesce. Od chvíle, co uviděli na stojanu nemilou cedulku, hledá jejich mozek jen to negativní.