Bensin er en blanding av mange typer kortkjedede hydrokarboner med ulike oktantall. Når raffineriet lager bensin, blander de komponenter som til sammen gir bensinen de ønskede egenskapene. (Bilde: Colourbox)

HVORDAN VIRKER: BENSIN

Visste du at bensinen er annerledes om vinteren enn om sommeren?

Energi

  • Energiinnholdet i bensin kan variere­ litt avhengig av blandingen, men ligger­ rundt 12,5 kWh/kg eller 9,3 kWh/liter.
  • Egenvekten til bensin er mye lavere enn vann og ligger på rundt 0,74 kg/liter.
  • Mange tror at 98-oktan har høyere energi­innhold og forbrenningshastighet enn 95-oktan, men sannheten er at forskjellene knapt er målbare selv i godt instrumenterte laboratorie­motorer.

Tilsetninger

  • For å gi bensin viktige tilleggsegenskaper tilsettes ulike stoffer i små kvanta. Totalt sett utgjør tilsetningsstoffene fra 0,2 til 1,5 promille av bensinen.
  • Oljeselskaper selger gjerne «premium»-bensin som inneholder litt mer av disse tilsetningsstoffene. Noe de tar seg svært godt betalt for.
  • Uansett er det for de fleste av oss godt nok for motoren om hver tredje til fjerde fylling gjøres med premiumbensin.
  • Korrosjonsinhibitorer: Polare komponenter som fester seg til metalloverflater og hindrer oksydering.
  • Detergenter: Løser opp – og forhindrer ny dannelse av belegg og avleiringer på dyser og andre kritiske deler i motoren.
  • Bæreolje (løsemiddel): Sørger for at korrosjonsinhibitorer og detergenter, som er lite løselige i bensin, blir løst opp og holder seg stabile i bensinen.

Problemer

  • Forbrenning av bensin er en vesentlig kilde til klimagassutslipp. Brenner man en liter av drivstoffet genereres 2,4 kg CO2.
  • Men det oppstår også forurensninger som er giftige og som er viktig å redusere.
  • Kataly­satoren i en moderne bensinbil reduserer både karbonmonoksid, nitrøse gasser og de hydrokarbonene som kommer seg gjennom motoren­ uten å forbrennes.
  • Siden den omdanner de tre ulike gassene til ufarlige forbindelser (vann, CO2 og nitrogen), kalles den ofte for treveis katalysator.

Kjennetegnet på bensin er en fraksjon av flyktige (fordamper lett) hydrokarboner og en del tilsetningsstoffer.

De viktigste råstoffene man lager bensin av skilles ut når råolje destilleres i et raffineri. Nederst i destillasjonstårnet tappes de minst flyktige komponentene ut. Det vil si de med høyest kokepunkt, slik som asfalt.

Lenger opp kommer smøreoljer, fyringsolje, diesel og parafiner, mens ved rundt 70 grader celsius og nedover kommer naftakomponentene man lager det meste av bensinen av.

Øverst kommer gasskomponenter som butan og propan.

Les også: Turboen har revolusjonert dieselmotoren. Nå står bensinmotoren for tur

Destillasjon

I motsetning til diesel produseres mye mindre av innholdet i bensinen direkte ved destillasjon. Svært mye av bensinen er produkter som er behandlet videre gjennom såkalt cracking.

Det vil si at hydrokarboner med lange kjeder brytes opp i kortere kjeder ved bruk av varme eller katalyse. Det brukes også metoder for å endre formen på molekylene for å gi dem bedre egenskaper, slik som oktantall.

I råoljen er det hydrokarbonkomponenter som har alt fra 1 til 60 karbonatomer i kjeden. I motsetning til diesel er bensin en samling hydrokarboner med korte kjeder fra 5–12 karbonatomer.

Mange av molekylene i bensinen er ringformede aromater som toluen og xylen. Bensin kan maks inneholde 35 % aromater.

I mange land tilsettes etanol laget av mais eller­ andre landbruksprodukter for å gjøre bensinen mer fornybar og for å endre egenskaper slik som oktantall.

Les også: Slik skal de redusere bilens vekt med 40 prosent

Fjerner forurensninger: Tilsetninger til bensinen er viktig for å hindre at det bygger seg opp for­urensninger i injektordysene i motoren. Statoil

Fordamper lett

Hvis man koker bensin, fordamper de letteste komponentene som pentan og isopentan alle­rede ved 25 til 30 grader celsius. Det gjør at det er lett å få i gang forbrenningen når kompresjonen i sylinderen hever temperaturen og danner en gassky rundt tennpluggen.

Ved kaldstart trengs det mer bensin for å sikre at gasskyen blir rik nok. I gamle dager, med forgassere, brukte man choken til det, men i moderne motorer gjøres det mye mer effektivt med innsprøytingssystemet.

Likevel tilsettes det rundt fem prosent butangass om vinteren for å sikre denne fordampningen slik at motoren starter lettere. Vinterbensin har altså høyere damptrykk.

Europa er oppdelt i ulike soner når det gjelder vinterbensin. I sør, hvor temperaturene ikke er så lave, bruker de ikke butantilsetning.

Når det er varmt, kan butan gi problemer med damplås, det vil si propper av gass i bensintilførselen. Spesielt i eldre biler, hvor systemet ikke er under trykk, kan dette gi problemer.

I Norge bytter vi til sommerbensin uten butan mellom 1. april og 15. september.

Les også: Formel 1-bilene skal bruke 40 prosent mindre bensin

Oktan

Når vi kjøper bensin, er det viktigste valget oktantallet.

Mange tror oktan har noe med hvor mye energi det er i bensinen. Det har det ikke.

Navnet oktan stammer fra hydrokarbonmolekylet med åtte karbonatomer i kjeden. Stoffet, som heter isooktan, tåler nemlig kompresjon veldig godt og ren isooktan, som utgjør en god del av vanlig bensin, har per definisjon et oktantall på 100.

Bensinens oktantall forteller hvor høy temperaturen må bli før bensindampen selvantenner.

Og det blir høyt trykk i motorer hvor både turboer og kompresjon er med på å øke trykket og derfor temperaturen. Det å hindre selvtenning er svært viktig for at forbrenningen skal skje kontrollert fra tennpluggen.

Tenningsbank oppstår etter at den normale forbrenningen har kommet i gang. Et stykke ut i forbrenningen kan temperaturen i enkelte gasslommer bli så høy at gassen selvantenner.

Det er dette som betegnes som tenningsbank og som sliter voldsomt på motoren og påvirker ytelsen negativt.

Les også: Slik kan norsk transport se ut i 2040

Korte kjeder: Bensin er en blanding av veldig mange ulike hydrokarboner med korte kjeder. Benzen og oktan er to av dem. Science Photo Library

Kompresjonsforhold

Jo høyere kompresjon, jo høyere blir virkningsgraden i motoren. Men faren for tenningsbank har begrenset kompresjonsforholdet. Tidligere var kompresjonsforhold på 8:1 typiske i motorer, selv om man inntil 80-tallet brukte blyforbindelser i bensinen til å heve oktantallet til 98 eller mer.

Den blyholdige eksosen var en forferdelig forurensing som måtte fjernes. I tillegg tålte ikke katalysatorene som ble innført for å bryte ned andre forurensingskomponenter i avgassen metaller som bly.

I dag finner vi kompresjonsforhold på både 11 og 12 til 1, på tross av at den vanlige bensinen de bruker er på 95-oktan. Det har vært mulig på grunn av en raskere forbrenning. Ved å plassere tennpluggen i sentrum sikrer man at flammefronten får kortest mulig og lik vei til «periferien» i forbrenningskammeret. Økt kompresjon har hevet virkningsgraden til moderne motorer betydelig.

I motsetning til tidligere har moderne motorer alltid tennpluggen plassert i midten slik at flammefronten beveger seg likt til alle sider.

Les også: Hva er det egentlig i smøreolje annet enn olje?

Føler motorbank

Moderne bensinmotorer er utstyrt med såkalte bankesensorer. Det er akselerometre som identifiserer den mye raskere forbrenningshastigheten (detonasjonen) fra motorbank.

Når det oppstår, vil styringssystemet retardere tenningen i den individuelle sylinderen med rundt tre grader og så gradvis tilbakestille den over 40 til 50 omdreininger.

Blandes til kravene

Bensin er en blanding av mange typer kort­kjedede hydrokarboner med ulike oktantall. Når raffineriet lager bensin, blander de komponenter som til sammen gir bensinen de ønskede egenskapene.

Det betyr at 98-oktan er en annen blanding enn 95-oktan.

I noen tilfeller tilsettes MTBE – metyl tert-butyleter (C5H12O) – som har et oktantall på 118, men raffineriet gjør det alltid på billigste måten, avhengig av de komponentene de har til rådighet.

Tilsetning av etanol i bensinen vil også være oktanhevende.

Hovedkilde: Sivilingeniør i Statoil Fuel and Retail AS, Knut Skårdalsmo

Les også:

Dette har folk prøvd å få til i 150 år

Shell: Bensin og diesel kan være utfaset mellom 2050 og 2060

Utviklet alternativ til diesel - fikk kjemperegning