Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Bioethanol as a fuel component for spark-ignition engines

Kruczyński S. W., Gis W, Stępień Z., Zin D.

Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska

|

2018

|

z. 2/116

121--129

EN

This article presents the general characteristics of bioethanol and method how it is obtained. Two exemplary bioethanol production processes used in industry were discussed. Next, a comparison was made between the physico-chemical properties of bioethanol and motor gasoline, which were important for supplying the spark ignition engines. The second part of the article discusses the ways of using bioethanol to supply the spark ignition engine and describes selected mixtures of bioethanol and gasoline. The final part of the article lists the basic advantages and problems in the use of bioethanol to supply the spark ignition engine.

PL

W tym artykule przedstawiono ogólną charakterystykę bioetanolu oraz sposób jego otrzymywania. Omówiono dwa przykładowe procesy produkcyjne bioetanolu stosowane w przemyśle. Następnie dokonano porównania właściwości fizyko-chemicznych bioetanolu oraz benzyny silnikowej istotnych ze względu na zasilanie silnika z ZI. W drugiej części artykułu omówiono sposoby zastosowania bioetanolu do zasilania silnika z ZI oraz scharakteryzowano wybrane mieszaniny bioetanolu z benzyną. W końcowej części artykułu wymieniono podstawowe zalety i problemy w zastosowaniu bioetanolu do zasilania silnika z ZI.

2

Badania porównawcze składu osadów na wtryskiwaczach paliwa w silnikach z zapłonem samoczynnym

Stępień Z., Krasodomski W.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 1

69--76

PL

Przygotowano trzy oleje napędowe oparte na handlowym oleju napędowym zawierającym starzone FAME, do którego dodano w postaci 1-litrowych przedmieszek roztwór 2-etyloheksanianu sodu w 2-etyloheksanolu i kwas dodecylobursztynowy lub imid kwasu poliizobutylenobursztynowego PIBSI (polyisobutylenesuccinimide), uwodorniony dimer kwasu oleinowego i kwas mrówkowy lub azotan 2-etyloheksylu i PIBSI, a następnie spalono je w silniku z zapłonem samoczynnym, badając wytworzone na elementach wtryskiwaczy paliwa osady zewnętrzne (koksowe) i wewnętrzne. Przedstawiono wyniki porównawczych ocen składu zewnętrznych i wewnętrznych osadów wtryskiwaczy silnika z zapłonem samoczynnym, analizowanego metodą spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera. Potwierdzono, że spotykane w olejach napędowych zanieczyszczenia i związki chemiczne stanowiące różne dodatki uszlachetniające mogą tworzyć szkodliwe osady na wtryskiwaczach paliwa, w postaci zewnętrznych osadów koksowych, jak również wewnętrznych osadów karboksylowych. Osady te są produktami starzenia imidu PIBSI oraz estrów.

EN

Three aged gas-oil based motor oils were prepd. by addn. of (i) ethylhexanol soln. of Na ethylhexanoate (Na content 0.5 ppm) and dodecylsuccinic acid (70 ppm), or (ii) polyisobutylenesuccinimide PIBSI (120 ppm), hydrogenated di(oleic acid) (100 ppm) and HCOOH, or (iii) fatty acid Me ester (10% by vol.), 2-ethylhexyl nitrate (500 ppm), and PIBSI (120 ppm) and then combusted in Diesel engine to study both external coke deposits and internal carboxylic acid ones on fuel injector and nozzle surfaces. The Fourier transform IR study showed the presence of products of additive oxidn. and amide structures.

3

Zinc as a catalyst supports processes of Diesel injector deposit formation

Stępień Z.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 2

130--137

EN

The article presents a comparative analysis of engine tests results concerning assessment of reference Diesel fuel RF-79-07 Batch 9 with the addition of two various zinc catalyst toward formation of fuel injector deposits of HSDI (High Speed Diesel Injection) Diesel engine. Engine dynamometer, comparative tests were done in compliance with requirements of standardized test according to pan-European research procedure CEC F-98-08, at which as a criterion for the fuel injectors deposit formation assessment has been assumed loss of engine rated power between the beginning and the end of the test. For engine calibration used in the above mentioned procedure the fuel used shall be the reference fuel CEC RF-79-07 with a low tendency to injectors fouling and the same fuel with artificially, intentionally introduced 1 ppm Zn as a metallic catalyst to support the process of injector deposits formation. When starting to reference fuel developing with admixture of Zn, it has been established that, Zn may be present in fuel in the form of zinc salts, colloidal and in the form of micro-particulates, constitutes traces fuel contaminations. Given that the colloidal form of zinc is difficult to produce, and zinc micro-particulates are filtered in the engine fuel system, it has been established that, Zn will be artificially introduced into the fuel in the form of the easily soluble synthetic Zn salt that is Zn neodecanoate (Zn(C10H19O2)2), that is the same as recommended by test procedure CEC F-98-08 or will come from galvanized drums introduced as a result of fuel conditioning in a galvanized drums. Tests covered assessments of reference Diesel fuel without and with the addition of zinc catalyst of varying chemical structures and with different zinc contents. The conducted research has demonstrated that: Diesel fuel doped even with traces of zinc increases its tendency to fuel injector deposit formation; Contained in the Diesel fuel zinc compound influence on the rate and amount of fuel injector coking deposits of the Peugeot DW10B test engine generated in the test at a CEC F-98-08 procedure; The increase of the zinc volume contained in the Diesel fuel beyond the indicated in CEC F-98-08 test procedure level of 1 ppm, causes the rapid loss of the fuel detergent performance which is proven by rapid loss of engine rated power.

PL

W artykule przedstawiono porównawczą analizę wyników testów silnikowych dotyczących oceny tendencji do tworzenia osadów wtryskiwaczy silnika ZS typu HSDI (High Speed Direct Injection) dla wzorcowego oleju napędowego RF-79-07 Batch 9 z dwoma różnymi katalizatorami cynkowymi. Porównawcze testy silnikowe wykonywano zgodnie z wymaganiami znormalizowanego testu według ogólnoeuropejskiej procedury badawczej CEC F-98-08, w której jako kryterium oceny wielkości utworzonych osadów na końcówkach wtryskiwaczy przyjęto wielkości spadku mocy silnika. Do wzorcowania silnika wykorzystywanego w wyżej wymienionej procedurze badawczej stosuje się paliwo wzorcowe CEC RF-79-07 o niskiej tendencji do zanieczyszczania wtryskiwaczy i to samo paliwo ze sztucznie, celowo wprowadzonym 1 ppm Zn jako katalizatorem metalicznym wspomagającym proces tworzenia osadów wtryskiwaczy. Przystępując do opracowanie paliwa wzorcowego z domieszką Zn, ustalono, że Zn może występować w paliwach w postaci soli cynku, koloidalnej i w postaci mikrocząstek stałych, stanowiących śladowe zanieczyszczenia paliwa. Biorąc pod uwagę, że koloidalna postać cynku jest trudna do wyprodukowania, a mikrocząsteczki cynku podlegają procesowi filtracji w układzie paliwowym silnika, ustalono, że do paliwa będzie sztucznie wprowadzany Zn w postaci łatwo rozpuszczalnej syntetycznej soli cynku, tj.: neodekanianu Zn (Zn(C10H19O2)2), a zatem takiej jak zaleca procedura badawcza CEC F-98-08, lub będzie pochodził z ocynkowanych beczek, w których paliwo było przetrzymywane. Testy obejmowały oceny wzorcowego oleju napędowego bez i z katalizatorem cynkowym o różnych strukturach chemicznych oraz z różną zawartością cynku. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono między innymi, że: wprowadzenie do oleju napędowego nawet śladowych ilości cynku zwiększa jego skłonność do tworzenia osadów na końcówkach rozpylaczy paliwa, zawarty w paliwie związek cynku ma wpływ na szybkość tworzenia i wielkość osadów koksowych tworzonych w teście według procedury CEC F-98-08, na końcówkach wtryskiwaczy silnika Peugeot DW10B, zwiększenie ilości zawartego w paliwie cynku ponad wskazany w procedurze badawczej CEC F-98-08 poziom 1 ppm powoduje gwałtowną utratę właściwości detergentowych paliwa – na co wskazuje szybki spadek mocy maksymalnej silnika.

4

Wstępne badania efektywności dodatków przeciwutleniających stosowanych do uszlachetniania FAME

Żółty M., Stępień Z., Lubowicz J.

Nafta-Gaz

|

2018

|

R. 74, nr 3

242--251

PL

W niniejszym artykule przedstawiono wstępne wyniki oznaczania efektywności dwóch dodatków przeciwutleniających, stosowanych do uszlachetniania estrów metylowych kwasów tłuszczowych stanowiących samoistne paliwo (B100) lub biokomponent paliw do silników o zapłonie samoczynnym. Badania dotyczyły oznaczenia relatywnej efektywności działania przeciwutleniaczy, tendencji do filtrowania paliwa w różnych warunkach temperaturowych oraz skłonności do zanieczyszczania końcówek wtryskiwaczy paliw skomponowanych z ich udziałem.

EN

This article presents the preliminary results of the determination of the efficiency of antioxidant additives used for improving the properties of fatty acid methyl esters as a B100 fuel or as a biocomponent of diesel fuels. The studies concerned the determination of the relative effectiveness of selected antioxidants, the tendency of fuel filtration under various temperature conditions and the tendency of fuel injector nozzle contamination. The fuels used in these tests were composed with the participation of selected antioxidants.

5

Wpływ uszlachetniania paliwa E20 na tendencję do tworzenia osadów w silniku

Stępień Z., Żak G., Wojtasik M., Pałuchowska M.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 2

409--414

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu składu paliw E20 na wielkość tworzenia osadów na różnych elementach silnika w testach symulacyjnych. Badaniom poddano paliwa etanolowe zawierające różne pakiety dodatków detergentowo-dyspergujących.

EN

EtOH and detergent-dispersant additive packages were added to com. gasoline used then as a motor fuel to study deposit formation in inlet valves, combustion chamber and injectors. Addn. of detergents resulted in limiting the deposit formation.

6

Ocena skłonności paliwa E20 do tworzenia osadów w komorach spalania silnika

Pałuchowska M., Jęczmionek Ł., Stępień Z., Żak G.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 5

1089--1094

PL

Przedstawiono wyniki badań paliwa E20 zawierającego różne pakiety dodatków uszlachetniających w zakresie jego skłonności do tworzenia osadów w komorach spalania tłokowego silnika spalinowego z zapłonem iskrowym. Czystość komór spalania oceniano metodami laboratoryjnymi i metodą silnikową. Badane paliwa charakteryzowały się zawartościami żywic nieprzemywanych i wartościami współczynnika rozkładu żywic A na poziomie poniżej limitów podanych w Światowej Karcie Paliw. Wyniki testów silnikowych wykazały, że zastosowane pakiety dodatków w większości próbek dały dobry efekt ograniczający skłonność paliwa etanolowego E20 do tworzenia osadów w komorach spalania silnika i jednoznacznie wskazały, które pakiety nie są skuteczne.

EN

Five diamine additives were used for improving properties of the EtOH-contg. (20%) gasoline. The unwashed gum content in the fuel and coeff. of their degrdn. at 450°C were detd. The addn. resulted in decreasing the mass of deposits and in increasing cleanliness of engine combustion chambers according to std. tests.

7

Metoda i stanowisko do badania skuteczności mycia filtrów cząstek stałych

Markowski J., Krasodomski W., Stępień Z.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 10

2108--2110

PL

Opisano sposób oceny preparatów do mycia filtrów cząstek stałych montowanych w samochodach z silnikami wysokoprężnymi.

EN

Four cleaning fluids were used for removal of particulate matter from filters taken-off car with compression ignition engines under lab. conditions and on the com. test stand.

8

Oceny paliw etanolowych w testach silnikowych i eksploatacyjnych

Pałuchowska M., Stępień Z.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 2

97--104

PL

W artykule przedstawiono problem tworzenia szkodliwych osadów w silnikach z zapłonem iskrowym. Opisano wpływ osadów na właściwości użytkowo-eksploatacyjne silników oraz metody ich badań. Scharakteryzowano osady tworzone na różnych elementach roboczych silnika oraz układu wtrysku paliwa. Szczególną uwagę zwrócono na badania właściwości eksploatacyjnych paliw etanolowych. Wyjaśniono przyczyny możliwych niekompatybilności dodatków detergentowych stosowanych do standardowych benzyn silnikowych z etanolem. Przytoczono dostępne w literaturze przykłady badań paliw etanolowych w zakresie udziału etanolu do 100% (V/V). Wyniki tych badań wykazały pozytywny wpływ etanolu w benzynie silnikowej na ograniczanie skłonności do tworzenia osadów, zwłaszcza w przypadku użycia odpowiednio uszlachetnionego paliwa. W podsumowaniu wskazano dostępne środki techniczne, jakie mogą być zastosowane podczas przeciwdziałania tworzeniu się szkodliwych osadów w silniku.

EN

The article presents problem of harmful deposits formation in spark ignition engines. Deposits impact on engine operating properties and methods of their tests has been described. The article also describes deposits build up on different engine elements and the fuel injection system. Particular attention was paid to testing the operating properties of ethanol blend fuels. The sources of possible incompatibilities of detergent additives used in standard petrol with ethanol have been explained. The cited examples of the available scientific literature, of studies of ethanol fuel in the share of ethanol to 100% by volume were presented. The results of these studies showed a positive effect of ethanol content in petrol, on reducing the tendency to form deposits, especially in the case of application of the appropriate fuel treatment. In conclusion, the technical means available, which can be used during the counteracting of the formation of harmful deposits in the engine have been indicated.

9

Nieporównywalność ocen paliw w europejskich znormalizowanych testach silnikowych

Stępień Z.

Nafta-Gaz

|

2017

|

R. 73, nr 12

964--973

PL

W artykule przedstawiono porównawcze analizy wyników europejskich testów silnikowych, dotyczących oceny właściwości detergentowych zarówno benzyn silnikowych, jak i olejów napędowych. Testy silnikowe były prowadzone na różnych silnikowych stanowiskach badawczych według procedur europejskich, tj. CEC F-05-93 i CEC F-20-98 – w przypadku benzyn silnikowych; CEC F-23-01 oraz CEC F-98-08 – w przypadku olejów napędowych. Na podstawie przeprowadzonych analiz wyników powyższych testów silnikowych wykazano, że oceny właściwości detergentowych obydwóch paliw wykonane według różnych metod badawczych są nieporównywalne i na podstawie wyniku uzyskanego według jednej metody badawczej nie można wnioskować ani przewidywać czy też szacunkowo określać wyniku otrzymanego drugą metodą badawczą. Ustalono też najistotniejsze czynniki wpływające na tę nieporównywalność ocen.

EN

The article presents comparative analyzes of the results of European motor tests concerning the assessment of the detergent properties of both motor oils and diesel oils. The engine tests were carried out on different engine test beds, in compliance with European procedures, that is to say CEC F-05-93 and CEC F-20-98 in the case of petrol and CEC F-23-01 and CEC F-98-08 in the case of diesel oils. On the basis of the above-mentioned engine test results, analyses indicated, that in the case of both fuels, assessments of detergent properties conducted in various test methods are incomparable and on the basis of results obtained with one of the methods there is no possibility to provide or estimate results obtained with the second test method. The main factors influencing this incomparability were also identified.

10

A study of factors influencing the formation of harmful deposits in the diesel engine injectors

Stępień Z.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2017

|

Vol. 19, no. 3

331--337

PL

W artykule opisano różne typy osadów wtryskiwaczy silników ZS z pośrednim i bezpośrednim wtryskiem paliwa. Określono różnorodne czynniki mające wpływ na tworzenie i zmiany wielkości osadów. Dokonano też klasyfikacji i oceny znaczenia przedmiotowych czynników na powstawanie prekursorów osadów oraz dalsze zmiany osadów w czasie eksploatacji silnika. W zakresie opisu przeprowadzonych badań przedstawiono wyniki procesów tworzenia osadów w warunkach testów silnikowych. Utworzone w ten sposób osady zewnętrzne i wewnętrzne wtryskiwaczy układu wysokociśnieniowego wtrysku paliwa typu common rail były następnie udokumentowane fotograficznie, oraz opisane. Szeroko omówiono też wyniki oceny wpływu wytworzonych osadów wtryskiwaczy na zmiany ich parametrów diagnostycznych, określających zakres dysfunkcji wtryskiwaczy i decydujących o możliwości ich dalszego stosowania.

EN

The paper describes various types of deposits of injectors used in CI engines with direct and indirect fuel injection. Various factors have been determined which affect the formation and size of deposits. These factors have also been classified and evaluated in terms of their impact on the formation of deposits precursors and further changes of deposits during the engine life. The results of deposits formation tests have been presented. The external and internal deposits in the High Pressure Common Rail fuel injection systems have been photographed and described. The impact of formed deposits on the diagnostic parameters of injectors has been discussed broadly as it determines the range of injectors’ dysfunction and their fit for further use.

11

Systemy filtracji spalin do samochodowych silników z zapłonem samoczynnym – problemy regeneracji filtrów DPF

Stępień Z.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2016

|

nr 207

1--439

PL

Światowe ustawodawstwa dotyczące szkodliwych emisji do atmosfery stanowią obszerną dziedzinę obejmującą ustawodawcze wymagania, ograniczenia i techniczne uregulowania dotyczące różnego typu silników spalinowych mających rozmaite zastosowania. Na najważniejszych rynkach światowych, takich jak Europa i USA, wprowadzane są coraz ostrzejsze przepisy w zakresie norm emisji odnoszących się między innymi do silników z zapłonem samoczynnym (ZS), które będą wymagały od producentów samochodów osobowych, jak i różnego rodzaju użytkowych konstruowania pojazdów niskoemisyjnych. Przepisy te, poza redukcją CO, HC i NOx, nakładają ostre wymagania dotyczące ograniczenia emisji cząstek stałych. Próba spełnienia systematycznie zaostrzanych przepisów w zakresie ograniczania emisji sprawia, że coraz większe znaczenie zyskują układy tzw. następczej obróbki spalin stosowane do oczyszczania gazów spalinowych. Układy takie są powszechnie stosowane pomimo znacznego postępu w zakresie rozwoju konstrukcji silników spalinowych. W odniesieniu do przyszłych norm emisji z silników ZS optymalnym rozwiązaniem umożliwiającym spełnienie nawet najbardziej surowych przepisów dotyczących emisji jest połączenie selektywnej redukcji katalitycznej (SCR) z filtrem cząstek stałych (DPF – Diesel Particulate Filter). DPF usuwają cząstki stałe z gazów spalinowych silników ZS poprzez filtrację spalin wydalanych z silnika. Jednak pomimo powszechnego stosowania już od ponad 15 lat DPF wymagają dalszych udoskonaleń i prowadzenia prac badawczo-optymalizacyjnych. Większość tych prac dotyczy obecnie stosowanych i przyszłych metod regeneracji filtrów, które są wciąż dalekie od doskonałości. Monografia ta stanowi kompendium wiedzy dotyczącej nieustannego zaostrzania przepisów w zakresie ograniczenia emisji cząstek stałych, konstrukcji, wydajności i zasad działania DPF, technologii i metod regeneracji DPF, a także opracowania systemu oczyszczania spalin z DPF regenerowanego przy wspomaganiu metodami pasywną i aktywną. W pierwszym rozdziale omówiono: budowę i właściwości cząstek stałych, oddziaływanie wdychanych cząstek stałych na zdrowie, jak również obecne i przyszłe europejskie wymagania ustawodawcze w zakresie ograniczania emisji cząstek stałych. W drugim rozdziale opisano konstrukcję DPF – materiały, z których wykonywane są monolity filtrujące, mechanizmy filtracji spalin, zalety i wady różnych filtrów, jak i działanie oraz właściwości użytkowe filtrów cząstek stałych. Ponadto przedstawiono konstrukcję i zastosowanie różnych systemów filtracji cząstek spalin pochodzących z silników ZS. Rozdział ten stanowi przegląd technologii wykorzystywanych do kontroli emisji cząstek stałych. W trzecim rozdziale przedyskutowano metody regeneracji filtrów cząstek stałych, uwzględniając doświadczenia zdobyte podczas ich eksploatacji. Szczegółowo opisano i porównano strategie pasywnej i aktywnej regeneracji DPF. Rozważono stosowanie dodatków typu FBC (Fuel Borne Catalyst) do paliwa jako pasywnej metody wspomagania procesów regeneracji DPF w różnych warunkach eksploatacji. Zaakcentowano wciąż pojawiające się problemy w zakresie metod i procedur regeneracji DPF i omówiono przyszłe techniczne wyzwania z tym związane. Celem ostatniego, czwartego rozdziału monografii było przedstawienie, w chronologicznej kolejności, procesu opracowywania, a następnie praktycznego badania i oceny systemu filtracji spalin do autobusów komunikacji miejskiej z DPF, w którym zastosowano metody pasywnego i aktywnego wspomagania regeneracji. Jest to skrócony raport zezrealizowanego projektu, w ramach którego praktycznie wykorzystano wiedzę dotyczącą konstrukcji, działania i regeneracji DPF do opracowania całego systemu filtracji spalin z zastosowaniem nowatorskiego dodatku typu FBC do pasywnego wspomagania procesów regeneracji DPF zweryfikowanych w warunkach rzeczywistej eksploatacji.

EN

Worldwide emission legislations are a large field of legislative demands, limits and technical regulations for all the different internal combustion engine applications. Major world markets, such as Europe and USA, are legislating, among others, more and more severe diesel emission standards that will require manufacturers of passenger cars, and all ranges of commercial vehicles to develop low emissions vehicles. In addition to reduction in CO, HC and NOX, these regulations require stringent reductions of particulate emissions. In order to meet increasingly stringent emission standards, exhaust gas after treatment systems has increased in significance for internal combustion engines, despite the progress made with regard to engine modifications. For future emissions regulations concerning the Diesel engines, selective catalytic reduction (SCR) in combinations with diesel particulate filters (DPF) offers a unique and global solution for the most severe regulations. DPF remove particulate matter in diesel exhaust gases by filtering exhaust from engine. But, although DPFs have been in commercial production for more than 15 years, there is still much optimization activity in the field. Most investigations are focused on current and new regeneration methods which are still far from perfect. This monograph sets compendium of information about continuously tighten regulations with reference especially to particulate matter emission, DPF construction, performance and principle of operation, DPF regeneration technologies and procedures as well as presents development of real DPF systems with passive-active regeneration. The first chapter introduces particulate matter composition and properties, health effects of inhaled particulate matter as well as current and future legislation on particle matter and particle number limits in Europe. In the second chapter design of DPF, filter monolith materials, filtration mechanisms, advantages and disadvantages of various DPF, operation and operating characteristics as well as performance of DPFs has been extensively described. Furthermore, design and application different diesel particulate filtration systems were presented. It is something like diesel emission control technology review. Chapter three discusses particulate trap regeneration methods and operating experience. Passive and active strategy for DPF regeneration has been in detail described and compared. The use of fuel borne catalyst (FBC) as a method of DPF passive regeneration supporting in a different driving conditions has been considered. Still occurrences problems with DPF regeneration procedures has been emphasized and the resultant technical challenges for the future were discussed. The focus of the last, fourth chapter of the monograph was to present in chronological order developing and next practical evaluation of DPF system with combined regeneration method for city buses. So, this is a short report from the project of practical taking advantage of knowledge about DPF construction, operation and regeneration ways for development of novel FBC additive for passive supporting of DPF regeneration and all filtration system revised under real operating conditions.

12

Effect of surface coating with palladium on hydrogen permeability of Pd33Ni52Si15 amorphous alloy membrane

Prochwicz W., Macherzyński W., Paszkiewicz B., Stępień Z.

Optica Applicata

|

2016

|

Vol. 46, nr 2

173--179

EN

In the paper, the effect of the surface coating with palladium on hydrogen permeation of a Pd33Ni52Si15 amorphous alloy membrane was investigated. We have measured the hydrogen flow through the melt-spun amorphous membrane covered with palladium film of 10, 20, and 30 nm in thickness. Membranes have been tested in the temperature rage 294–358 K, and at pressure fixed at 102 kPa. We investigate the role of this film thickness on the activation energy for hydrogen permeability. It seemed that a relatively thin layer of the palladium on the surface of the membrane which contains over 30% of this element, should not considerably influence the permeability of the membrane for hydrogen. The membrane hydrogen permeability is correlated to permeation activation energy: the lower activation energy is, the higher permeability is observed. The activation energy for permeation strongly depends on palladium film thickness. The rapid increase of its value was recorded when the film thickness was growing up. As the result, the increase of the film thickness suppressed hydrogen permeability. Our findings are discussed in terms of a potential barrier between the two different phases.

13

Paliwa etanolowe w zastosowaniu do silników o zapłonie iskrowym

Żółty M., Stępień Z.

Nafta-Gaz

|

2016

|

R. 72, nr 9

761--769

PL

W Unii Europejskiej za 20% emisji szkodliwych substancji do atmosfery odpowiedzialny jest transport drogowy, pozostając pod względem emisji gazów cieplarnianych drugim co do wielkości sektorem gospodarki. W celu ograniczania emisji tych gazów UE zaleca sukcesywny wzrost udziału energii ze źródeł odnawialnych w paliwach używanych w transporcie. Do silników ZI najpowszechniej stosowane jest biopaliwo etanolowe E85. Etanol to atrakcyjny i perspektywiczny komponent do produkcji paliw do tych silników. Do jego niekwestionowalnych zalet można zaliczyć między innymi zmniejszenie emisji szkodliwych substancji do powietrza atmosferycznego, mniejsze oddziaływanie toksyczne, jak również możliwość zwiększenia poziomu bezpieczeństwa energetycznego. Równocześnie jego odmienne od benzyny właściwości fizykochemiczne wymagają dalszych badań i rozwiązania wielu problemów w celu opracowania optymalnych mieszanin paliw etanolowo-benzynowych o wymaganych właściwościach użytkowo-eksploatacyjnych, kompatybilnych z obecnymi konstrukcjami silników ZI.

EN

In the European Union, road transport is responsible for 20% of emissions into the atmosphere, while remaining in terms of greenhouse gas emissions, the second largest sector of the economy. In order to reduce the emissions of these gases, the EU recommends the gradual increase in the share of renewable energy in fuels used for transport. In the case of fuels used for SI engines, the most widely used biofuel is E85 ethanol fuel. Ethanol is an attractive and perspective component for the production of fuels for spark ignition engines. Its undisputed advantages may include, amongst other things, the potential of the reduction of harmful emissions into the atmosphere, less toxic effects, as well as the possibility of increasing the level of energy security. Simultaneously its different physical and chemical properties with regard to gasoline, require further research and solution to lots of technical challenges for the development of optimal ethanol-gasoline fuel blends, having the required operational properties, as well as being compatible with existing and future engine constructions.

14

Investigations of injector deposits in modern diesel engines

Stępień Z.

Combustion Engines

|

2016

|

R. 55, nr 2

9--20

EN

Traces of some metallic elements that may contaminate diesel fuel are a very significant factor initiating and accelerating the formation of deposits in diesel injection systems. Such deposits disturb proper operation of modern high-pressure injection systems, which has an adverse effect on the engine performance and operating parameters. The paper discusses the results of engine tests related to the influence of traces of zinc on the deterioration of the operating parameters of injection systems manifesting itself in decreased engine power.

PL

Śladowe ilości niektórych pierwiastków metalicznych, mogących stanowić zanieczyszczenia oleju napędowego, są ważnym czynnikiem inicjującym i przyspieszającym formowanie się osadów zanieczyszczających wtryskiwacze układów paliwowych silników z zapłonem samoczynnym. Osady takie powodują zaburzenia w pracy nowoczesnych, wysokociśnieniowych układów wtrysku paliwa, a to niekorzystnie oddziałuje zarówno na osiągi silników, jak i ich inne walory użytkowo-eksploatacyjne. W pracy omówiono wyniki silnikowych badań wpływu śladowych ilości cynku zawartego w oleju napędowym na pogorszenie parametrów pracy układu wtrysku paliwa i spowodowane tym zmniejszenie mocy silnika.

15

A new generation of F1 race engines – hybrid power units

Stępień Z.

Combustion Engines

|

2016

|

R. 55, nr 4

22--37

EN

The paper aims at reviewing the evolution of the F1 engine technology and the associated regulatory framework governing the sport over the last 10 years. Technical regulations, in force since 2014, replaced the 2.4-liter V8 naturally aspirated engines with sophisticated hybrid units such as the 1.6-liter V6 turbocharged engines supported with energy management and recovery systems. Since 2014 the fundamental trend in the development of powertrains has been the advancement of their efficiency. Due to the fact that the fuel flow rate has been restricted, the maximum performance is now entirely dependent on the engine efficiency.

PL

W artykule zaprezentowano przegląd rozwoju technologii silników samochodów wyścigowych F1 i związane z nimi przepisy oraz regulacje w okresie ostatnich dziesięciu lat. Obowiązujące od 2014 r. przepisy techniczne wprowadziły w miejsce używanych do końca 2013 r. wolnossących silników V8 o objętości skokowej 2,4 dm3, złożone hybrydowe zespoły napędowe, obejmujące turbodoładowane silniki V6 o objętości skokowej 1,6 dm3 wspomagane przez systemy zarządzania i odzyskiwania energii. Od roku 2014 podstawowym kierunkiem rozwoju zespołów napędowych jest ich sprawność; ponieważ wielkość zużycia paliwa została zmniejszona, więc poprawa osiągów zespołów napędowych jest całkowicie uzależniona od ich sprawności.

16

Zagrożenia eksploatacyjne stwarzane przez paliwa etanolowe dla silników o zapłonie iskrowym

Stępień Z.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2015

|

nr 204

68--94

PL

Mieszanki etanolowe mogą stwarzać liczne problemy techniczne, a zarazem wyzwania podczas eksploatacji tego rodzaju paliw w silnikach ZI, ze względu na różnice właściwości etanolu i benzyny. Prowadzi to do opisanych w artykule różnych złożonych zagrożeń eksploatacyjnych dla silników. W celu zbadania rozpuszczalności różnych kompozycji dodatków w paliwie E85 i oceny wpływu poszczególnych detergentów na formowanie osadów na elementach silnika Flex-Fuel wykonano szerokie badania doświadczalne przy wykorzystaniu symulowanych testów silnikowych prowadzonych według specjalnie przygotowanej własnej metody badawczej. W rezultacie opracowano i zoptymalizowano dwa wysokoefektywne, wielofunkcyjne pakiety dodatków uszlachetniających przeznaczone do stosowania w paliwach wysokoetanolowych. Równocześnie wykazano ogromne znaczenie specjalnie opracowanych nowoczesnych dodatków detergentowych kompatybilnych z paliwami o wysokiej zawartości etanolu w kontroli i przeciwdziałaniu tworzeniu się osadów w silniku.

EN

Ethanol blends can present a plethora of technical challenges to positive ignition engine operation because ethanol differs from petroleum in some key properties. This leads to operational threats for positive ignition engines that are as various as they are complex what describes this paper. Extensive experimental investigation by using simulate dynamometer engine testing has been carried out to study the solubility of various additive compositions in E85 fuels and detergent effects on deposits formation in a FlexFuel engine running in special devised in-house test method. As a result two high effective multifunctional fuel additive packages properly formulated for use in high ethanol-gasoline blends were developed and optimized. Simultaneously, the great importance of modern deposit control additives specially formulated to be compatible with high ethanol fuels for providing control and counteracting deposit formation has been proved.

17

Ocena właściwości detergentowych mieszanek benzyny z wysoką zawartością etanolu w zależności od zastosowanych formulacji pakietów dodatków

Żak G., Ziemiański L., Markowski J., Krasodomski W., Wojtasik M., Bujas C., Stępień Z.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2015

|

nr 204

95--107

PL

Omówiono problem stosowania dodatków detergentowo-dyspergujących w benzynach węglowodorowych z niewielką zawartością etanolu i benzynach wysokoetanolowych. Zaprezentowano wyniki oceny właściwości detergentowych benzyny z wysoką zawartością etanolu (E85) uszlachetnionej opracowanymi w Instytucie Nafty i Gazu - Państwowym Instytucie Badawczym formulacjami pakietów dodatków. Badania wykonano w ramach projektu finansowanego ze środków funduszy norweskich będącego częścią programu Polsko-Norweska Współpraca Badawcza, realizowanego przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

EN

The problem of the application of detergent-dispersant additives for gasolines with the low and high content of ethanol were discussed. The results of the detergent properties assessment of high ethanol content gasoline (E85) treated by evaluated in Oil and Gas Institute - National Research Institute additive package formulations had been presented. The research was financed by Norwegian founds and carried out in the frame of the Polish-Norwegian Research Programme realized by the National Center for Research and Development.

18

Non-Legislated Emissions of SI Passenger Car with Ethanol Blend Fuels E10 & E85

Czerwinski J., Comte P., Stępień Z., Oleksiak S., Mayer A., Heeb N.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2015

|

nr 204

108--123

EN

The well-balanced use of alternative fuels worldwide is an important objective for the sustainable development of individual transportation. Several countries have set objectives to substitute a part of the energy of traffic by ethanol as the renewable energy source. The global share of Bioethanol used for transportation is continuously increasing. Investigations of limited and unregulated emissions of a flex fuel vehicle with gasoline- thanol blend fuel, have been performed in the present work according to the measuring procedures, which were established in the previous research, in the Swiss Network. The investigated fuel contained ethanol (E), in portions of 10% and 85% by volume. The investigated vehicle represented a newer state of technology and an emission level of Euro 5. The engine works with homogenous GDI concept and with 3-W-catalyst (3WC). Since there is special concern about particle emissions of gasoline cars with direct injection, the nanoparticle counts measurements were systematically performed with Scanning Mobility Particle Sizer (SMPS) at stationary and with Condensation Particle Counter (CPC) at dynamic operation. The non-legislated gaseous emissions were tested with Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), with special focus on NH3, N2O and HCHO (Formaldehyde). The main results to be mentioned are: • the particle counts emissions are generally significantly reduced with Ethanol blend fuels at all operating conditions, • in Worldwide Light-duty Test Cycle (WLTC) there is a clear increase of NH3 with E85 and an insignificant tendency of increasing NH3 with E10, • with all fuels (E0, E10 & E85) there are no emissions of N2O and no increase of HCHO (below 1 ppm) observed, in WLTC warm. The present research did not address the durability aspects and cold startability in extreme conditions.

19

Environmental impacts connected with the use of ethanol-gasoline blends

Andersen O., Manzetti S., Hung C., Czerwiński J., Stępień Z., Oleksiak S., Andrae A.

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2015

|

nr 204

54--67

EN

As a summary of work in the project "Influence of bioethanol fuels treatment for operational performance, ecological properties and GHG emissions of spark ignition engines (Biotreth)'; evolving around the effects from bioethanol blending, this paper summarizes the findings from the 3-year long project. These are I) attributional life cycle assessment (LCA) of the environmental impact connected with the blended fuels, and 2) molecular dynamics simulations of exhaust from the blended fuels. Bioethanol has been increasingly applied as a renewable energy component in combination with gasoline for the reduction of emissions and to reduce the release of climate gases into the atmosphere. Here the environmental and health impacts resulting from introducing bioethanol blended into fossil fuels are assessed. This bio-blended fuel is an alternative to fossil fuels, and their multivariate results are presented with the potential environmental impacts of the production (well-to-tank) of certain multifunctional detergent additive packages (MDAPs) combined with different ethanol-gasoline blends. Moreover the effect of feedstock for ethanol in Switzerland and Poland on end-point modelling results is explored. The resulting combustion products, as a result of adding these new MDAP to the ethanol-gasoline blends, are measured and added to the well-to-wheel LCA focused on GWP100, Cumulative Energy Demand and Eco-indicator'99. MDAP production eco-environmental impacts are estimated based on their chemical structure. To assess the potentials for new types of emission compounds we have used molecular dynamics simulations. The combination of bioethanol and gasoline introduces two leading toxic components in the urban atmosphere as potentially toxic mixtures: acetaldehyde and poly aromatic hydrocarbons (PAHs) were established. The PAHs are found in combusted gasoline and are virtually absent in emissions of bioethanol. Bioethanol however, contributes with acetaldehyde, which is a potential carcinogen. In this study, we have studied the dynamics of particle formation between acetaldehyde and phenanthrene, which is a PAH found at high concentrations in generic fossil fuel emissions. Our analysis resolves the interaction of these two main emission toxic components at the molecular level in virtual chambers of 300 to 700K, under standard atmospheric conditions and under high pressure and temperature from the engine and exhaust pipe and also reveals their interaction with environmental humidity, modelled as single-point charged water molecules. The results show so far that PAHs and phenanthrene can combine in the water phase and form aqueous nanoparticles, which can be easily absorbed in the lungs through respiration. Water droplets in moisture become potential carriers of PAHs to the exposed subjects by forming non-covalent bonds with acetaldehyde, which in turn binds phenanthrene via its hydrophobic group.

20

Perspektywy i uwarunkowania zastosowania paliw etanolowych

Żółty M., Stępień Z.

Logistyka

|

2015

|

nr 4

7086--7094, CD2

PL

W Unii Europejskiej, za 20% emisji szkodliwych substancji do atmosfery, odpowiedzialny jest transport drogowy, pozostając pod względem emisji gazów cieplarnianych, drugim co do wielkości sektorem gospodarki. W celu ograniczania emisji tych gazów, UE zaleca sukcesywny wzrost udziału energii ze źródeł odnawialnych w paliwach stosowanych w transporcie. W przypadku paliw stosowanych do silników ZI, najpowszechniej stosowanym biopaliwem jest biopaliwo etanolowe E85. Nie jest ono paliwem powszechnym na polskim rynku, chociaż prawnie dopuszczonym. Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 22 stycznia 2009 r. w sprawie wymagań jakościowych dla biopaliw ciekłych określa wymagania jakościowe, jakie musi spełniać paliwo silnikowe E85. Bioetanol jest atrakcyjnym i perspektywicznym, komponentem do produkcji paliw do silników z zapłonem iskrowym. Do jego niekwestionowalnych zalet można zaliczyć między innymi zmniejszenie emisji szkodliwych substancji do powietrza atmosferycznego, mniejsze oddziaływanie toksyczne, jak również możliwość zwiększenia poziomu bezpieczeństwa energetycznego.

EN

In the European Union, road transport is responsible for 20% of emissions into the atmosphere, while remaining in respect of greenhouse gas emissions, the second largest sector of the economy. In order to reduce the emissions of these gases, the EU recommends a gradual increase in the share of renewable energy in fuels used for transport. In the case of fuels used for SI engines, the most widely used biofuel is E85 ethanol fuel. Even though it’s legally authorized it’s not widespread on the Polish fuel market. A Directive from the Minister of Economy on 22 January 2009 concerning quality requirements for liquid biofuels, defines the quality requirements that must be met by E85 motor fuel. Bioethanol is an attractive and perspective component for the production of fuels for spark ignition engines. Its undisputed advantages may include, amongst other things, the reduction of harmful emissions into the atmosphere, less toxic effects, as well as the possibility of increasing the level of energy security.