Profil składu chemicznego cząstek stałych (PM) emitowanych przy zastosowaniu paliw z biokomponentami

• Autorzy: Badura X.

Warianty tytułu

EN

Profile of the chemical composition of particulate matter (PM) emissions by using fuel with bio-components

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono badania wpływu warunków pracy silnika Diesla i obecności w oleju napędowym biokomponentów (FAME i FAEE) na profil składu chemicznego emitowanych PM. Silnik badawczy FORD 2.0i 16V Duratorq TDCi spełniał normy emisji EURO IV. Pomiary prowadzono dla dwóch warunków pracy silnika: w fazie I (20 Nm, 3800 obr./min) i w fazie II (120 Nm, 1000 obr./min). Do zasilania silnika używano konwencjonalnego oleju napędowego oraz biopaliw składających się z konwencjonalnego oleju napędowego z dodatkiem 20% (V/V) FAME lub FAEE. Analiza składu chemicznego PM obejmowała: ekstrakcję PM, oczyszczanie ekstraktu, wzbogacenie go i oznaczenie SOF (rozpuszczalnej frakcji organicznej) techniką GC/MS. Interpretacji profili składu chemicznego PM dokonywano z wykorzystaniem metod statystycznych. Stwierdzono, że spadek prędkości obrotowej i zwiększenie obciążenia silnika powoduje wzrost całkowitej masowej emisji PM i składników SOF. Zastosowanie biopaliw obniża emisję PM i składników SOF, a silniejsza redukcja następuje przy zastosowaniu FAEE niż FAME.

EN

This paper is about the influence of working conditions of a diesel engine and biofuels on the chemical composition of particle matter (PM) profile. The engine test bed was a FORD 2.0i 16V Duratorq TDCi which complies with the EURO IV requirement on emission and a minitunnel AVL Smart Sampler SPC 472. Emissions of PM were investigated during standardized cycles over ISO 8178. The engine was operated in Mode I (20 Nm, 3800 rpm) and Mode II (120 Nm, 1000 rpm). Fuel compositions were varied from standard, commercial diesel fuel to its FAME and FAEE blends of 20% (V/V). A sample of the exhaust was passed through a standardized filter capturing particle matter, which were extracted and SOF (Soluble Organic Fraction) was determined in the PM’s extract by high-resolution gas chromatography coupled with a mass spectrometer detector. The chemical composition profile of PM was determined using the statistical method. Results show that biofuels reduce the emission of PM and SOF, in the case of FAEE the effect is more significant. The emission of PM and SOF was higher in Mode II (high load, low rotational speed).

Słowa kluczowe

PL

PM; cząstki stałe; emisja; silnik Diesla; biopaliwa

EN

PM; particle matter; emission; diesel engine; biodiesel

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 70, nr 11
• Strony: 817--824
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., il.

Twórcy

autor

Badura X.

• Zakład Analiz Naftowych. Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy i ul. Lubicz 25A 31-503 Kraków

Bibliografia

• 1. Burtscher H.: Literature Study on Tailpipe Paniculate Emission Measurement for Diesel Engines. Fachhochschule Aargau, University of Applied Science, Switzerland, March 2001; http ://www.akpf.org/pub/burtscher_bericht.pdf
• 2. Cisek J.: Measurement Metodology of Exhaust Paniculate Size Distribution. Journal of KONES Internal Combustion Engines 2002, no. 1-2; http://www.ilot.edu.pl/Journal%20of%20KONES%202002%20No%201_2/01/str64.pdf
• 3. Czerwinski J., Stepien Z., Oleksiak S., Andersen O.: Influences of Biocomponents (RME) on Emissions of a Diesel Engine with SCR. Nafta-Gaz 2011, nr 3, s. 198-208.
• 4. EPA 40 CFR 1065; http://www.access.gpo.gov/nara/cfr/waisidx_08/40cfr1065_08.html
• 5. Inoue T., Masuda Y., Yamamoto M.: Reduction of Diesel Paniculate Matter by Oil Consumption Improvement. SAE Paper 971630.
• 6. IP 442 Analysis of fuel - and oil - derived hydrocarbons in diesel particulates on filters — Gas chromatography method.
• 7. IP 443 Extraction of soluble organic fraction (SOF) of diesel particulates collected on filters - Soxhlet extraction method.
• 8. Knaffeldt Th., Schindler W.: Diesel Particulates Formation and Properties. AVL szkolenie. Graz 2007.
• 9. Linke M., Singer W.: Paniculate and Soot Measurement in view to EURO V. PTNSS Kongres "The Development of Combustion Engines". Kraków 2007.
• 10. Mayer A., Czerwinski J., Wyser M., Mattrel P., Heitzer A.: Impact of RME/Diesel blends on particle formation, particle filtration and PAH emission. SAE Paper 2005-01-1728.
• 11. Merkisz J.: Emisja czastek stalych przez silniki spalinowe o zaplonie samoczynnym. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej. Poznan 1997.
• 12. Norma 91/542/ECE, od 2000 r. ESC - European Steady Cycle; http ://www. vhm.umwelt.sg.ch/home/umweltbereiche/luftrein-haltung/massnahmenplan.Par.0035.DownloadListPar.0040,FileRef.tmp/buwal_magazin_stadtbusse_dieselruss.pdf
• 13. Norma ISO 8178 Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement.
• 14. PN-EN ISO 4259 Przetwory naftowe. Wyznaczanie i stosowanie precyzji metod badania.
• 15. PN-ISO 5725-2 Dokladnosc (poprawnosc i precyzja) metod pomiarowych i wynikow pomiarow. Czesc 2: Podstawow metoda okreslania powtarzalnosci i odtwarzalnosci standardowej metody pomiarowej.
• 16. PN-ISO 5725-6 Dokladnosc (poprawnosc i preczja) metod pomiarowych i wynikow pomiarow. Czesc 6: Stosowam w praktyce wartosci okreslajacych dokladnosc.
• 17. Sarnat J. A., Demokritou P., Koutrakis P.: Measurementoj fine, coarse and ultrafine particles. Ann 1st Super Sanita 2003, 39(3), 351-355; http://www.iss.it/binary/publ/publi/393351.1108632056.pdf
• 18. Stepien Z., Urzedowska W., Oleksiak S., Czerwinski J., Andersen O.: Oddzialywanie olejow napedowych zawerajacych FAME na procesy degradacji smarowych olejow silnikowych i wielkosc emisji czastek stalych. Nafta-Gaz 2011, nr 4, s. 272-281.

Uwagi

PL

Artykuł powstał na podstawie pracy statutowej pt. Ocena wpływu biokomponentów w paliwie na profil składu chemicznego cząstek stałych (PM) z zastosowaniem analizy statystycznej - praca INiG na zlecenie MNiSW; nr zlecenia: TA/0050/13/01, nr archiwalny: DK-4100-50/13.