Wyniki zastosowania paliw pochodzenia roślinnego do zasilania pojazdów z silnikami o zapłonie samoczynnym

• Autorzy: Tinaut F. V. , Melgar A. , Briceno Y. , Horrillo A.

Warianty tytułu

EN

Performance of vegetable derived fuels in diesel engine vehicles

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Alternatywne paliwa odnawialne zyskują obecnie coraz większe znaczenie ze względu na wzrost cen ropy naftowej, ochronę środowiska (emisja gazów cieplarnianych i zanieczyszczeń), a w niektórych regionach także z uwagi na pomoc w utrzymaniu produkcji rolniczej (pierwotnie zorientowanej na produkcję żywności). Przedstawiane opracowanie zawiera wyniki badań uzyskane przez autorów w zakresie właściwości i parametrów eksploatacyjnych estrów metylowych kwasów tłuszczowych oleju słonecznikowego. Wykonane badania obejmowały: pomiary na hamowni silnikowej, pomiary na hamowni podwoziowej w teście europejskim UDC+EUDC, a także badania długotrwałe samochodów osobowych oraz autobusów miejskich komunikacji publicznej. Wyniki badań wykazały korzystne skutki zastosowania pochodnych oleju słonecznikowego w zakresie emisji szkodliwych składników spalin, przy jednoczesnym niewielkim pogorszeniu takich wskaźników jak moc i zużycie paliwa. Mieszaniny estrów metylowych kwasów tłuszczowych oleju słonecznikowego i oleju napędowego, w szczególności te zawierające mniej niż 20% estrów posiadają odpowiednie właściwości do zastosowania ich jako paliwa w silnikach o zapłonie samoczynnym, bez potrzeby ich modyfikacji. Badania na stanowisku hamownianym potwierdzają ogólne tendencje i wyniki innych badań. Ze względu na niższą wartość opałową estrów metylowych występuje obniżenie maksymalnej mocy i momentu obrotowego silnika z jednoczesnym wzrostem zużycia paliwa (do 16% dla czystych estrów metylowych). Emisja CO i HC była zmniejszona dla czystych estrów metylowych i paliw z ich dużą zawartością, podczas gdy przy niewielkim ich udziale obserwowano niewielki wzrost emisji przy małej prędkości obrotowej silnika. Wraz ze wzrostem zawartości estrów metylowych w paliwie emisja NOx wykazała bardzo nieznaczną tendencję wzrostową. Podobne tendencje stwierdzono w badaniach dwóch samochodów osobowych w teście europejskim. Badania długotrwałe samochodu osobowego dla przebiegu 80000 km przeprowadzono dla paliwa zawierającego 10% estrów metylowych oleju rzepakowego. Nie stwierdzono żadnych problemów z olejem smarującym, otwieraniem się iglic wtryskiwaczy, zużyciem paliwa i filtrami paliwa. Wszystkie wyniki były zgodne z wynikami badań tego samego pojazdu napędzanego czystym olejem napędowym. Ogólnie można stwierdzić, że na obecnym poziomie technicznym nie ma większych przeszkód ograniczających rozwój estrów metylowych jako biopaliwa stosowane do silników o zapłonie samoczynnym.

EN

Alternative renewable fuels are more and more important due to increasing of oil prices, environmental concern (greenhouse and other pollutant gases) and, in some regions, their potential to help to conserve agricultural activity (previously aimed to food destination). For the case of vegetable oils several possibilities can be considered, such as mixtures of diesel fuel with both raw oil and oil-derived methyl-esters, where mixture proportions range between zero (pure diesel fuel) and 100% (pure alternative fuel). A third possibility is the use of mixtures of bio-ethanol (obtained from sugar or starch crops) and diesel fuel (e-diesel). Detailed results are presented relative to sunflower methyl-ester performance in engines (test bench), car vehicles (European test cycle) and endurance road tests for car vehicles and urban buses. These results show a favourable trend in the use of sunflower oil derived fuels in terms of emissions, with minor deterioration of power and fuel consumption. The trend is even more favourable if other aspects are considered such as positive energy balance of methyl-esters, relative simplicity of the transformation process, compatibility with the present diesel engine and car technology, possibility to deliver the alternative fuel through established automotive fuels distribution networks, etc. The main results of the presented tests can be summarised as follows: The mixtures of sunflower oil methyl diesel and diesel fuel, and especially those with less than 20% of ester, present perfectly valid properties and characteristics for their use in diesel engines without the need of modification. The current specification for Diesel fuel, EN 590, allows the presence of up to 5% of methyl ester, while, according to the authors results, this amount could be increased without consequences up to 20%. The results in engine test rigs confirm the general trends or other results. There is a reduction of full load power and torque, due to a lower heating value methyl esters, in accordance with an increase in fuel consumption (up to 16% for pure methyl ester). CO and HC are reduced for pure methyl ester and high contents of this, in spite of the fact that a moderate increase was observed for small contents of methyl ester at low engine rpm. NOx emissions show a very weak trend to increase as methyl ester content increases. The results obtained in two passenger cars running a European Driving Cycle presented the same trends. The endurance test covered 80,000 km in a passenger car with a fuel containing 10% of sunflower methyl ester. No problem was detected in lubricant, injection valve choking, fuel consumption and fuel filters. All the results were in accordance with it is expected for the same car running with pure diesel fuel.

Słowa kluczowe

PL

silniki spalinowe o ZS; paliwa alternatywne; estry metylowe; emisja; wskaźniki pracy

EN

methyl esters; alternative fuels; diesel engines; engine performance; emissions

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 44, nr 2
• Strony: 56--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Tinaut F. V.

• E.T.S.I.I., Wydział Inżynierii Energetycznej i Mechaniki Płynów, Uniwersytet w Valladolid, Hiszpania

autor

Melgar A.

• E.T.S.I.I., Wydział Inżynierii Energetycznej i Mechaniki Płynów, Uniwersytet w Valladolid, Hiszpania

autor

Briceno Y.

• Centrum Badawczo-Rozwojowe Pojazdów, Zespół Energii i Środowiska, Park Technologiczny w Boecillo, Hiszpania

autor

Horrillo A.

• Centrum Badawczo-Rozwojowe Pojazdów, Zespół Energii i Środowiska, Park Technologiczny w Boecillo, Hiszpania

Bibliografia

• [1] Directive 2003/30/CE of the European Parliament and the Council, on the Promotion of use of biofuels and other renewable fuels for transport, L123/42, 8 May, 2003.
• [2] Tinaut F. V., Melgar A., Briceño Y., Castaño V.: Motor biofuels: history, current status and future perspectives. Congress Proceedings FISITA World Automotive Congress, Paris, France, 1998.
• [3] Scholl K.W., Sorensen S.C.: Combustion of Soybeen Oil Methyl Ester in a Direct Injection Engine. SAE Paper 930934, 1993.
• [4] Humke A.L., Barsic N.J.: Performance and Emission Characteristics of a Naturally Aspirated Diesel Engine with Vegetable Oil Fuels (Part 2). SAE Paper 810955, 1981.
• [5] Pächter H.: Rapeseed Oil Methyl Ester (RME) as an Alternative Diesel Fuel Fleet Trials in the Austrian Army. AVL 1991.
• [6] Richter H.: Use of Rapeseed Oil as an Alternative Fuel for Diesel Engines. AVL 1991.
• [7] Culshaw F.A.: The Potential of Biodiesel from Oilseed Rape. Proc. Instn. Mech. Engrs. Vol. 207, 1993.
• [8] Tinaut F.V., Melgar A., Castaño V.: Technical evaluation of the use of sunflower oil derivates in diesel engines. Proceedings of Seminar on Energy from Biomass and Waste, Valladolid, Spain, 1995.
• [9] CIDAUT. Internal Report: A Combined Methodology for the Non-Intrusive Diagnosis of Reciprocating Internal Combustion Engines. 2002.
• [10] Antolín G., Tinaut F.V., Briceño Y., Castaño V., Pérez C., Ramírez A.I.: Optimisation of biodiesel production by sunflower oil transesterification. Bioresource Technology, Vol. 83, pp. 111-114, 2002.
• [11] Jiménez J., Méndez C., Castro F., Tinaut F., Giménez B.: Experimental Comparison Between Conventional and Bio-Derived Fuel Sprays. SAE Technical Paper Series 2001-01-1072, Vol.: Diesel Fuel Injection and Sprays (SP-1583), 2001.