Logistyka - nauka. Tomasz Ambrozik, Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Pojazdów Samochodowych

Podobne dokumenty
Charakterystyki silnika ZS z układem zasilania Common Rail zasilanego mieszaninami oleju napędowego z estrami FAME

1. Wprowadzenie. 2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych. 3. Paliwa stosowane do zasilania silników

WPŁYW ZASILANIA SILNIKA PERKINS 1104C BIOETANOLEM NA EKONOMICZNE I ENERGETYCZNE WSKAŹNIKI JEGO PRACY

INFLUENCE OF POWERING 1104C PERKINS WITH MIXTURE OF DIESEL WITH THE ADDITION OF THE ETHANOL TO HIS SIGNS OF THE WORK

1. Wprowadzenie 1.1. Krótka historia rozwoju silników spalinowych

2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych

WPŁYW MIESZANIN ETANOLU Z OLEJEM NAPĘDOWYM NA EMISJĘ WYBRANYCH SKŁADNIKÓW SPALIN

WPŁYW KĄTA WYPRZEDZENIA WTRYSKU NA JEDNOSTKOWE ZUŻYCIE PALIWA ORAZ NA EMISJĘ SUBSTANCJI TOKSYCZNYCH W SILNIKU ZS ZASILANYM OLEJEM RZEPAKOWYM

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

Wpływ ciśnienia doładowania na ekonomiczno-energetyczne i ekologiczne wskaźniki pracy silnika 1.3 multijet

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Przebieg ciśnienia w cylindrze silnika ZS z wieloetapowym wtryskiem paliwa zasilanego mieszaninami oleju napędowego i estrów FAME

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Wpływ recyrkulacji spalin na stężenia spalin w silniku FIAT MultiJet 1.3

WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI PALIW MINERALNYCH I ROŚLINNYCH NA PRĘDKOŚĆ NARASTANIA CIŚNIENIA W PRZEWODZIE WTRYSKOWYM I EMISJĘ AKUSTYCZNĄ WTRYSKIWACZA

WSKAŹNIKI PRACY SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM ZASILANEGO OLEJEM NAPĘDOWYM, PALIWEM FAME I ICH MIESZANINAMI. Andrzej Ambrozik*, Dariusz Kurczyński**

Wpływ składu mieszanki gazu syntetycznego zasilającego silnik o zapłonie iskrowym na toksyczność spalin

PARAMETRY ENERGETYCZNE I ASPEKT EKOLOGICZNY ZASIALNIA SILNIKA ZS PALIWEM MINERALNYM POCHODZENIA ROŚLINNEGO

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Właściwy silnik do każdego zastosowania _BlueEfficiencyPower_Polnisch_Schrift_in_Pfade.indd :55:33

SAMOCHODY ZASILANE WODOREM

Wpływ rodzaju układu zasilania silnika o ZI na wskaźniki ekologiczne

PORÓWNAWCZE CYKLE PRACY SILNIKA Z WIELOETAPOWYM WTRYSKIEM PALIWA

WPŁYW ZASILANIA SILNIKA ROLNICZEGO MIESZANINĄ OLEJU NAPĘDOWEGO Z BIOBUTANOLEM NA JEGO EFEKTYWNE WSKAŹNIKI PRACY

OCENA PORÓWNAWCZA CHARAKTERYSTYK OBCIĄśENIOWYCH SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM ZASILANEGO OLEJEM NAPĘDOWYM, PALIWEM ROŚLINNYM I ICH MIESZANINĄ

FUNCTIONAL AGRIMOTOR TESTING SUPPLIED BY THE VEGETABLE ORIGIN FUELS BADANIE FUNKCJONALNE SILNIKA ROLNICZEGO ZASILANEGO PALIWAMI POCHODZENIA ROŚLINNEGO

CHARAKTERYSTYKI OBCIĄŻENIOWE TURBODOŁADOWANEGO SILNIKA 1.3 MULTIJET

WPŁYW ZASTOSOWANIA DODATKU ETANOLU DO MIESZANINY OLEJU NAPĘDOWEGO Z ESTREM FAME NA EKONOMICZNE I EKOLOGICZNE WSKAŹNIKI PRACY SILNIKA PERKINS-1104C-44

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

Ocena emisji składników spalin silnika wysokoprężnego zasilanego mieszaninami oleju napędowego z estrami metylowymi oleju rzepakowego

OCENA PORÓWNAWCZA ZUśYCIA PALIWA SILNIKA CIĄGNIKOWEGO ZASILANEGO BIOPALIWEM RZEPAKOWYM I OLEJEM NAPĘDOWYM

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: STC TP-s Punkty ECTS: 3. Kierunek: Technologia Chemiczna Specjalność: Technologia paliw

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Logistyka - nauka. Wpływ zastosowania paliwa z dodatkiem etanolu do zasilania silników spalinowych na skład spalin

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

Wymagania edukacyjne Technologia napraw zespołów i podzespołów mechanicznych pojazdów samochodowych

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

IMPACT OF FUEL APPLICATIONS MICROEMULSION THE HYDROCARBON -ESTER - ETHANOL INDICATORS FOR EFFECTIVE WORK ENGINE PERKINS C -44

LOGITRANS - VII KONFERENCJA NAUKOWO-TECHNICZNA LOGISTYKA, SYSTEMY TRANSPORTOWE, BEZPIECZEŃSTWO W TRANSPORCIE

WPŁYW ZASTOSOWANIA WYBRANYCH PALIW ZASTĘPCZYCH NA DAWKOWANIE PALIWA W ZASOBNIKOWYM UKŁADZIE WTRYSKOWYM SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

Pytania na egzamin dyplomowy specjalność SiC

WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI PALIW NATURALNYCH I ROŚLINNYCH NA WSKAŹNIKI EKONOMICZNE, ENERGETYCZNE I EKOLOGICZNE SILNIKA ROLNICZEGO O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

WSKAŹNIKI INDYKOWANE SILNIKA PERKINS 1104D-E44TA ZASILANEGO DWUPALIWOWO OLEJEM NAPĘDOWYM I GAZEM ZIEMNYM

Wydział Mechaniczny. INSTYTUT EKSPLOATACJI POJAZDÓW I MASZYN tel.

Piotr Ignaciuk *, Leszek Gil **, Stefan Liśćak ***

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: SEN EW-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Energetyka Specjalność: Energetyka wodorowa

ANALIZA WIELKOŚCI SZYBKOZMIENNYCH SILNIKA AD3.152 UR ZASILANEGO PALIWEM MINERALNYM, PALIWEM POCHODZENIA ROŚLINNEGO I ICH MIESZANINAMI

ELASTYCZNOŚĆ SILNIKA ANDORIA 4CTI90

Stężenia szkodliwych składników spalin podczas rozruchu zimnego silnika VW 1.2 TSI

PROBLEMY ZASILANIA SILNIKA G9T PALIWEM F-34 ORAZ JEGO MIESZANINAMI Z BIOKOMPONENTEM

The influence of physicochemical fuel properties on operating parameters in diesel engine

Wpływ dodatku metanolu i etanolu do benzyny na stężenia szkodliwych składników spalin w silniku o zapłonie iskrowym

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 4(100)/2014

Transport I stopień (I stopień / II stopień) Ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) Studia stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI PALIW NATURALNYCH I ROŚLINNYCH NA WSKAŹNIKI EKONOMICZNE I ENERGETYCZNE SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów Wprowadzenie... 13

WPŁYW PALIWA NA EMISJĘ SZKODLIWYCH SKŁADNIKÓW SPALIN SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM PODCZAS ZIMNEGO ROZRUCHU

Euro Oil & Fuel Biokomponenty w paliwach do silników Diesla wpływ na emisję i starzenie oleju silnikowego

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Kongres Innowacji Polskich KRAKÓW

Przy prawidłowej pracy silnika zapłon mieszaniny paliwowo-powietrznej następuje od iskry pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej.

Wybrane wyniki badań dwupaliwowego silnika o zapłonie samoczynnym o różnych wartościach stopnia sprężania

WPŁYW ZASILANIA SILNIKA PERKINS 1104C BIOETANOLEM NA PRZEBIEG PROCESU WTRYSKU I PODSTAWOWE PARAMETRY ROZPYLANIA

Wpływ ustawienia kąta wyprzedzenia wtrysku na procesy zachodzące w komorze spalania silnika rolniczego zasilanego biopaliwami

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

OCENA ZUŻYCIA PALIWA PRZEZ SILNIK O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM PRZY ZASILANIU WYBRANYMI PALIWAMI

Silniki zasilane alternatywnymi źródłami energii

WPŁYW ZASILANIA PALIWEM MIKROEMULSYJNYM NA PROCES JEGO WTRYSKU W SILNIKU O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Charakterystyki prędkościowe silników spalinowych

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

SŁAWOMIR LUFT, TOMASZ SKRZEK *

ISBN

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

KATALIZATOR DO PALIW

WYBRANE PARAMETRY PROCESU SPALANIA MIESZANIN OLEJU NAPĘDOWEGO Z ETEREM ETYLO-TERT-BUTYLOWYM W SILNIKU O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

Investigation of the combustion engine fuelled with hydrogen

Problemy z silnikami spowodowane zaklejonymi wtryskiwaczami Wprowadzenie dodatku do paliwa DEUTZ Clean-Diesel InSyPro.

Wpływ rodzaju paliwa gazowego oraz warunków w procesu spalania na parametry pracy silnika spalinowego mchp

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

Investigations of the fuel supply system of stationary combustion engine fed with natural gas

DŁUGODYSTANSOWY. Ekonomiczne rozwiązanie dla pokonujących długie trasy. Sterownik LPG/CNG do silników Diesel.

Kierunek: Mechanika i budowa maszyn

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

Wpływ motoryzacji na jakość powietrza

Mgr inŝ. Wojciech Kamela Mgr inŝ. Marcin Wojs

WSKAŹNIKI ENERGETYCZNE SILNIKA PERKINS 1104D-E44TA ZASILANEGO DWUPALIWOWO OLEJEM NAPĘDOWYM I GAZEM ZIEMNYM

Perspektywy wykorzystania CNG w polskim transporcie

Biogas buses of Scania

Analiza możliwości wykorzystania heksanu w mieszaninie z olejem rzepakowym do zasilania silnika o zapłonie samoczynnym

WPŁYW RODZAJU PALIWA NA WYBRANE PARAMETRY PROCESU SPALANIA W SILNIKU O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

WPŁYW PODAWANIA WODORU NA POZIOM ZADYMIENIA SPALIN SILNIKA SAMOCHODOWEGO

EKSPLOATACYJNE ASPEKTY ZASILANIA SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM OLEJEM NAPĘDOWYM Z DODATKIEM FAME

BADANIA ZUŻYCIA ELEMENTÓW UKŁADU WTRYSKOWEGO SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM ZASILANEGO PALIWAMI ROŚLINNYMI

Rok akademicki: 2030/2031 Kod: SEN US-s Punkty ECTS: 5. Kierunek: Energetyka Specjalność: Urządzenia, sieci i systemy elektroenergetyczne

Transkrypt:

Andrzej Ambrozik 1, Tomasz Ambrozik 2, Dariusz Kurczyński 3, Piotr Łagowski 4 Politechnika Świętokrzyska w Kielcach Badania i ocena porównawcza wskaźników ekologicznych silnika 1.3 MultiJet pracującego według charakterystyk obciążeniowych zasilanego i jego mieszaninami z FAME Wstęp Silnik spalinowy jest jednym z głównych źródeł napędu pojazdów. Obecny rozwój motoryzacji związany jest ze zmniejszeniem emisji szkodliwych składników spalin oraz poszukiwaniem nowych paliw alternatywnych, które są bardziej przyjazne środowisku w porównaniu z paliwami pochodzenia mineralnego. W dzisiejszych czasach jednym z kierunków rozwoju motoryzacji jest opracowanie i wytwarzanie silników o ZS, które są bardziej ekologiczne i zużywają mniej paliwa. Wraz z rozwojem technologii wytwarzania silników ważne jest nie tylko poszukiwanie nowych paliw, które zapewnią mniejsze szkodliwe oddziaływanie na środowisko, ale stanowić także będą efektywne źródło energii. Paliwa alternatywne otrzymywane z surowców naturalnych m.in. z oleju rzepakowego i sojowego, zwane zielonymi paliwami są obecnie szeroko stosowane nie tylko w Europie, ale i na świecie. Wiele ośrodków naukowo badawczych na świecie w swoich pracach badawczych dąży do zapewnienia jak największej sprawności tłokowych silników spalinowych przy zapewnieniu, jak najmniejszego ich szkodliwego oddziaływania na środowisko. Paliwa roślinne charakteryzują się wieloma korzystnymi właściwościami w porównaniu z paliwami kopalnymi, tj. lepszą biodegradowalnością, znikomą zawartością substancji rakotwórczych w spalinach oraz niską emisją szkodliwych składników w nich zawartych [1, 3]. Celem przeprowadzonych badań była ocena wpływu mieszaniny oleju napędowego z estrami metylowymi oleju rzepakowego na podstawowe ekologiczne wskaźniki silnika Fiat 1.3 MultiJet. Paliwa stosowane do zasilania silników o zapłonie samoczynnym Paliwa do zasilania silników o zapłonie samoczynnym powinny odznaczać się dobrymi właściwościami rozpylania, odparowania i mieszania się z powietrzem, które wpływają na jakość tworzonej mieszanki palnej i przebieg jej spalania w różnych obciążeniowo-prędkościowych warunkach pracy silnika. Do podstawowych wymagań jakie stawia się olejom napędowym należy zaliczyć łatwość samozapłonu oraz zapewnienie całkowitego i zupełnego spalania [6, 7]. Na zapewnienie tych wymagań istotny wpływ wywierają takie właściwości paliw jak: skład frakcyjny, lotność, lepkość, gęstość, napięcie powierzchniowe, temperatura mętnienia, zawartość wody i ilość zanieczyszczeń mechanicznych znajdujących się w paliwie. Na poprawną pracę układu zasilania duży wpływ mają takie właściwości fizykochemiczne paliwa jak: gęstość i lepkość, temperatura mętnienia, smarność, zawartość w nim wody i zanieczyszczeń mechanicznych. Oddziaływanie paliwa na środowisko naturalne zależy od stopnia jego toksycznego oddziaływania na organizmy żywe i roślinność. Do zasilania silników o zapłonie samoczynnym można stosować także paliwa alternatywne: jak oleje roślinne, estry olejów roślinnych, paliwa gazowe, alkohole oraz etery. Spośród wyżej wymienionych paliw alternatywnych duże zastosowanie znajdują estry olejów roślinnych FAME, które są przedmiotem licznych badań i publikacji [2, 4]. Ze względu na bardzo rozbudowany transport drogowy i liczne firmy logistyczne rodzaj stosowanego przez nie paliwa istotnie wpływa na zanieczyszczenie środowiska naturalnego. Należy także zwrócić uwagę na to, że w Polsce do produkcji estrów najczęściej wykorzystuje się olej rzepakowy i alko hol metylowy, przez co produktem końcowym są estry metylowe kwasów 1 Andrzej Ambrozik, Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Pojazdów Samochodowych i Transportu; 25-314 Kielce, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7. Tel +48 342-43-44; silspal@tu.kielce.pl 2 Tomasz Ambrozik, Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Pojazdów Samochodowych i Transportu; 25-314 Kielce, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7. Tel +48 342-43-32; tambrozik@tu.kielce.pl 3 Dariusz Kurczyński, Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Pojazdów Samochodowych i Transportu; 25-314 Kielce, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7. Tel +48 342-43-32; kdarek@tu.kielce.pl 4 Piotr Łagowski, Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Mechatroniki i Budowy Maszyn, Katedra Pojazdów Samochodowych i Transportu; 25-314 Kielce, Al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7. Tel +48 342-43-32; p.lagowski@tu.kielce.pl Logistyka 5/215 11

tłuszczowych oleju rzepakowego. Estry FAME są obecnie jedynym paliwem, które można stosować w czystej postaci lub jako dodatki do paliwa konwencjonalnego bez wprowadzania istotnych zmian w konstrukcji silnika. Wynika to z podobnych ich właściwości do oleju napędowego [1, 8, 11, 12]. Do ich zalet należy zaliczyć dobre właściwości do samozapłonu, które wynikają z ich wysokiej liczby cetanowej. Ponadto estry w porównaniu z olejami napędowymi mają większą gęstość i ponad dwa razy większą lepkość, która zapewnia lepsze właściwości smarne. Estry zawierają około 12 % tlenu co zapewnia bardziej intensywne i pełne spalanie. Do ich wad należy zaliczyć mniejszą wartość opałową w porównaniu do olejów napędowych, skłonność do rozpuszczania wody oraz gorsze właściwości niskotemperaturowe co zimą powoduje konieczność stosowania dodatków obniżających temperaturę ich krystalizacji [5, 6]. Estry FAME i oleje napędowe są wzajemnie rozpuszczalne i mogą być ze sobą mieszane w dowolnych proporcjach. Wynika to z długich łańcuchów węglowodorów istniejących w obu paliwach. W badaniach eksperymentalnych wykorzystano paliwo węglowodorowe olej napędowy Ekodiesel Ultra D i jego mieszaniny z paliwem roślinnym estrami metylowymi kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego FAME:, i. Olej napędowy Ekodiesel Ultra D jest paliwem węglowodorowym nowej generacji, o podwyższonych parametrach użytkowych i ekologicznych, przeznaczonym do zasilania szybkoobrotowych silników o zapłonie samoczynnym. Estry roślinne FAME stosowane w badaniach produkowane są w Rafinerii Trzebinia S.A. Jest to paliwo otrzymywane w procesie transestryfikacji triglicerydów oleju rzepakowego metanolem [1, 11]. Obiekt badań i silnikowe stanowisko hamowniane Obiektem badań był silnik FIAT 1.3 MULTIJET spełniający normę emisji spalin Euro IV. Silnik ten rozwija maksymalną moc 9 KM (66 kw) przy prędkości obrotowej 4 obr/min i maksymalny moment obrotowy 2 Nm przy prędkości obrotowej 175 obr/min. Silnik ten prezentuje tendencję rozwoju samochodowych silników spalinowych określaną w literaturze terminem downsizing. Silnik wyposażony jest w układ zasilania Common Rail. Elementy tego układu pochodzą z firmy Bosch, natomiast system sterowania jest systemem firmy Magneti Marelli. Wtryskiwacze elektromagnetyczne firmy Bosch wtryskują paliwo pod ciśnieniem 16 MPa. Umożliwiają one podział dawki paliwa przypadającej na jeden cykl pracy silnika, w zależności od warunków jego pracy, maksymalnie na trzy części. W celu spełnienia normy emisji spalin Euro 4 dla silnika pracującego przy dużych obciążeniach zastosowano nową funkcję kontroli współczynnika nadmiaru powietrza, którego wartość wyznacza się w oparciu o wskazania czujnika tlenu. W układzie wydechowym badanego silnika zastosowano zintegrowany z kolektorem wydechowym katalizator utleniający. W celu poprawy osiągów silnika, w układzie dolotowym powietrza zainstalowano małą turbosprężarkę o zmiennej geometrii łopatek kierownicy oraz chłodnicę powietrza doprowadzanego do cylindrów. W celu ograniczenia emisji tlenków azotu silnik wyposażono w system recyrkulacji chłodzonych spalin. Elektroniczny system sterujący pracą silnika 1.3 MultiJet realizuje sterowanie: wielkością dawki paliwa i jej podziałem, kątem wyprzedzenia wtrysku paliwa, ciśnieniem paliwa w szynie zbiorczej, ilością recyrkulowanych spalin, prędkością biegu jałowego, maksymalną prędkością obrotową wału korbowego silnika oraz pracą świec żarowych [9,12,13]. W tabeli 2 przedstawiono podstawowe dane techniczne badanego silnika. 12 Logistyka 5/215

Tabela 2. Podstawowe dane techniczne silnika FIAT 1.3 MULTIJET [2] Silnik o zapłonie samoczynnym FIAT 1.3 MULTIJET SDE 9 KM Parametr Jednostka Wartość Układ cylindrów - rzędowy Liczba cylindrów, c - 4 Rodzaj wtrysku - bezpośredni, wieloetapowy wtrysk paliwa (od 3 do 5) Kolejność pracy cylindrów - 1 3 4-2 Stopień sprężania, - 17,6 Średnica cylindra, D m 69,6 1-3 Skok tłoka, S m 82 1-3 Pojemność skokowa silnika, Vss m 3 1,251 1-3 Moc nominalna silnika, Ne kw 66 Prędkość obrotowa mocy nominalnej, nn obr/min 4 Maksymalny moment obrotowy silnika, Me Nm 2 Prędkość obrotowa maksymalnego momentu obrotowego, nm obr/min 175 Prędkość obrotowa biegu jałowego, nbj obr/min 85±2 początek otwarcia zaworu dolotowego o OWK 12 o przed GZP koniec otwarcia zaworu dolotowego o OWK 36 o po DZP początek otwarcia zaworu wylotowego o OWK 4 o przed DZP koniec otwarcia zaworu wylotowego o OWK 12 o po GZP Badania przeprowadzono na hamowni silnikowej zbudowanej w Laboratorium Silników Cieplnych Politechniki Świętokrzyskiej w skład której wchodził: hamulec elektrowirowy typu EMX 1/1 firmy ELEKTROMEX CENTRUM, szafa sterująca pracą silnika i hamulca z układem sterowania firmy AUTO- MEX, komputer PC, dawkomierz paliwa typu 73 Dynamic Fuel Consumption firmy AVL, przepływomierz powietrza SENSYFOLW ig firmy ABB. Do pomiaru stężeń szkodliwych składników spalin wykorzystywano system pomiarowy MEXA-16 DEGR firmy HORIBA. Na stanowisku badawczym zainstalowano obiekt badań, którym był silnik o zapłonie samoczynnym Fiat 1.3 MultiJet. Schemat blokowy stanowiska z silnikiem przedstawiono na rysunku 1. Rys. 1. Schemat blokowy hamownianego stanowiska badawczego Logistyka 5/215 13

Metodyka i zakres badań Badania eksperymentalne przeprowadzono na stanowisku hamownianym. Zakres badań obejmował sporządzenie trzech charakterystyk obciążeniowych silnika FIAT 1.3 MULTIJET przy zasilaniu go handlowym olejem napędowym oraz trzema jego mieszaninami z estrami FAME o objętościowej zawartości estrów 1%, 2% i 3%. Mieszaniny te oznaczono symbolami, i. Dla każdego z wymienionych paliw przeprowadzono badania silnika przy jego pracy według charakterystyk obciążeniowych dla prędkości obrotowych wału korbowego silnika wynoszących: 175, 3 i 4 obr/min. Pomiary wykonano przy ustalonych obciążeniach silnika momentem obrotowym z krokiem co 2 Nm. W poszczególnych punktach pracy silnika dokonywano pomiarów mocy efektywnej silnika Ne, momentu obrotowego Mo, godzinowego zużycia paliwa Gh. Ponadto w każdym z punktów dokonywano pomiarów stężeń podstawowych składników spalin takich jak: tlenku węgla CO, dwutlenku węgla CO2, węglowodorów HC, tlenków azotu NOx oraz tlenu O2. Pomiary stężeń wyżej wymienionych składników spalin realizowano w sposób ciągły w ustalonych warunkach pracy silnika, przez co najmniej 6 sekund z częstotliwością próbkowania dziesięciu pomiarów na sekundę. Wyniki badań Wyniki pomiarów składu spalin silnika Fiat 1.3. MultiJet pracującego według charakterystyk obciążeniowych dla prędkości n=175, 3 i 4 obr/min, zasilanego handlowym olejem napędowym bez dodatków estrów FAME oraz mieszaninami tego oleju i estrów metylowych oleju rzepakowego, i przedstawiono na wykresach od 2 do 13.,45,4,35,3,25,2,15,1,5, Rys. 2. Stężenie tlenku węgla CO w spalinach silnika 1.3 MultiJet zasilanego wybranymi paliwami i pracującego według charakterystyki obciążeniowej przy prędkości obrotowej wału korbowego silnika n = 175obr/min 14 Logistyka 5/215

16 14 12 1 8 6 4 2 Rys. 3. Stężenie dwutlenku węgla CO2 w spalinach silnika 1.3 MultiJet zasilanego wybranymi paliwami i pracującego według charakterystyki obciążeniowej przy prędkości obrotowej wału korbowego silnika n = 175obr/min 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Rys. 4. Stężenie węglowodorów HC w spalinach silnika 1.3 MultiJet zasilanego wybranymi paliwami i pracującego według charakterystyki obciążeniowej przy prędkości obrotowej wału korbowego silnika n = 175obr/min Logistyka 5/215 15

12 1 8 6 4 2 Rys. 5. Stężenie tlenków azotu NOx w spalinach silnika 1.3 MultiJet zasilanego wybranymi paliwami i pracującego według charakterystyki obciążeniowej przy prędkości obrotowej wału korbowego silnika n = 175obr/min,7,6,5,4,3,2,1 Rys. 6. Stężenie tlenku węgla CO w spalinach silnika 1.3 MultiJet zasilanego wybranymi paliwami i pracującego według charakterystyki obciążeniowej przy prędkości obrotowej wału korbowego silnika n = 3obr/min 16 Logistyka 5/215

16 14 12 1 8 6 4 2 Rys. 7. Stężenie dwutlenku węgla CO2 w spalinach silnika 1.3 MultiJet zasilanego wybranymi paliwami i pracującego według charakterystyki obciążeniowej przy prędkości obrotowej wału korbowego silnika n = 3obr/min 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2 Rys. 8. Stężenie węglowodorów HC w spalinach silnika 1.3 MultiJet zasilanego wybranymi paliwami i pracującego według charakterystyki obciążeniowej przy prędkości obrotowej wału korbowego silnika n=3obr/min Logistyka 5/215 17

16 14 12 1 8 6 4 2 Rys. 9. Stężenie tlenków azotu NOx w spalinach silnika 1.3 MultiJet zasilanego wybranymi paliwami i pracującego według charakterystyki obciążeniowej przy prędkości obrotowej wału korbowego silnika n=3obr/min,1,9,8,7,6,5,4,3,2,1 1 2 4 6 8 1 12 14 154 Rys. 1. Stężenie tlenku węgla CO w spalinach silnika 1.3 MultiJet zasilanego wybranymi paliwami i pracującego według charakterystyki obciążeniowej przy prędkości obrotowej wału korbowego silnika n=4obr/min 18 Logistyka 5/215

16 14 12 1 8 6 4 2 1 2 4 6 8 1 12 14 154 Rys. 11. Stężenie dwutlenku węgla CO2 w spalinach silnika 1.3 MultiJet zasilanego wybranymi paliwami i pracującego według charakterystyki obciążeniowej przy prędkości obrotowej wału korbowego silnika n=4obr/min 16 14 12 1 8 6 4 2 1 2 4 6 8 1 12 14 154 Rys. 12. Stężenie węglowodorów HC w spalinach silnika 1.3 MultiJet zasilanego wybranymi paliwami i pracującego według charakterystyki obciążeniowej przy prędkości obrotowej wału korbowego silnika n = 4obr/min Logistyka 5/215 19

16 14 12 1 8 6 4 2 1 2 4 6 8 1 12 14 154 Rys. 13. Stężenie tlenków azotu NOx w spalinach silnika 1.3 MultiJet zasilanego wybranymi paliwami i pracującego według charakterystyki obciążeniowej przy prędkości obrotowej wału korbowego silnika n = 4obr/min Podsumowanie i wnioski Od wielu lat prowadzone są różne prace rozwojowe, których celem jest zmniejszenie emisji szkodliwych składników spalin do atmosfery. Jedną z możliwości działań w tym zakresie jest poszukiwanie i stosowanie paliw alternatywnych o korzystniejszych właściwościach w aspekcie ich oddziaływania na środowisko i w porównaniu do paliw konwencjonalnych. Zasadność zastosowania paliwa alternatywnego do zasilania silników spalinowych stosowanych w transporcie ma miejsce wówczas, jeśli jego zasoby są znaczne, koszty wytwarzania nie są większe od kosztów wytwarzania paliwa konwencjonalnego, a zasilanie silników tym paliwem będzie zdecydowanie mniej szkodliwie oddziaływać na środowisko naturalne. Celem prowadzonych prac badawczych w zakresie paliw silnikowych są badania i ocena możliwości zasilania tymi paliwami tłokowych silników spalinowych. Polityka ekologiczna Unii Europejskiej w dziedzinie transportu wymusza stosowanie paliw odnawialnych. Udział tych paliw w całkowitym zapotrzebowaniu na energię w transporcie będzie w najbliższym czasie wzrastać. Paliwami odnawialnymi stosowanymi do zasilania silników o zapłonie samoczynnym są paliwa pochodzenia roślinnego. Najkorzystniejsze właściwości w tym zakresie mają estry kwasów tłuszczowych olejów roślinnych FAME. Obecne wymagania prawne dopuszczają stosowanie w Polsce dodatku estrów olejów roślinnych do oleju napędowego w ilości nie większej niż 7% (V/V). Należy oczekiwać, że ich udział w paliwie konwencjonalnym będzie zwiększany. Wynika to z dążeń mających na celu zwiększenie udziału paliw odnawialnych w całkowitym bilansie zapotrzebowania na energię. Zwiększanie udziału estrów olejów roślinnych w mieszaninie z olejem napędowym zmienia jego właściwości fizykochemiczne. Powoduje to także zmianę warunków tworzenia mieszaniny paliwowo-powietrznej i przebiegu procesu spalania, a tym samym wpływa na własności eksploatacyjne silnika. Otrzymane wyniki badań eksperymentalnych silnika Fiat 1.3 Multijet SDE 9kM przeprowadzone na hamowni silnikowej przy zasilaniu go czystym olejem napędowym bez dodatków estrów FAME oraz mieszaninami tego oleju napędowego z estrami metylowymi oleju rzepakowego FAME:, i, pokazały wpływ dodatku estrów oleju rzepakowego FAME na stężenia głównych szkodliwych składników w spalinach. Zasilając silnik Fiat 1.3 Multijet mieszaninami oleju napędowego i estrów metylowych oleju rzepakowego FAME, a zwłaszcza paliwami i otrzymano w większości punktów pomiarowych mniejsze wartości stężenia w spalinach węglowodorów oraz tlenku węgla w porównaniu z zasilaniem go olejem napędowym. Zasilając silnik paliwami zawierającymi estry metylowe oleju rzepakowego otrzymano wzrost stężenia tlenków azotu NOx w spalinach w porównaniu do tych stężeń otrzymanych przy zasilaniu silnika olejem napędowym bez dodatku estrów FAME. 2 Logistyka 5/215

Podczas badań hamownianych silnika Fiat 1.3 Multijet z układem zasilania Common Rail nie było żadnych problemów eksploatacyjnych wynikających z tego, że silnik był zasilany mieszaninami oleju napędowego i estrów metylowych oleju rzepakowego FAME. Nie może to jednak świadczyć o tym, że takie problemy nie pojawią się przy długotrwałej eksploatacji silnika zasilanego paliwem zawierającym większą ilość estrów FAME. Wyniki otrzymane z przeprowadzonych badań mogą być pomocne przy ocenie możliwości zastosowania do zasilania silników o zapłonie samoczynnym wyposażonych w układ zasilania Common Rail mieszanin estrów metylowych oleju rzepakowego FAME i oleju napędowego o większej niż 7% (V/V) zawartości estrów w mieszaninie. Streszczenie W artykule przedstawiono wyniki wybranych badań i ocenę wpływu rodzaju paliwa zasilającego silnik MultiJet 1.3 pracującego według charakterystyk obciążeniowych na podstawowe wskaźniki ekologiczne badanego silnika. Silnik podczas badań zasilano olejem napędowym oraz jego mieszaninami z FAME jak, i. Podczas badań silnik pracował według charakterystyk obciążeniowych przy prędkościach obrotowych wału korbowego: n = 175, 3 i 4 obr/min. INVESTIGATIS AND COMPARATIVE ASSESSMENT OF ECOLOGICAL INDICATORS OF THE 1.3. MULTIJET ENGINE OPERATING UNDER DIFFERENT LOAD CDITIS AND FUELLED BY DIESEL OIL AND DIESEL OIL/FAME BLENDS Abstract Text of an abstract. The paper presents the results of selected investigations and the assessment of the effect of the fuel type on the basic performance environmental indicators, of the MultiJet 1.3 engine operating under different load conditions. In the tests, the engine was fuelled by neat diesel oil and diesel oil/fame blends, namely, and. The engine operated under load conditions at the crankshaft rotational speed of: n = 175, 3 and 4 rpm. W artykule wykorzystano aparaturę naukowo-badawczą zakupioną w ramach projektu LABIN Wsparcie Aparaturowe Innowacyjnych Laboratoriów Naukowo Badawczych Politechniki Świętokrzyskiej w Kielcach projekt nr POPW.1.3.-26-16/9 współfinansowany przez Unię Europejską Program Operacyjny Rozwój Polski Wschodniej 27-213 Oś Priorytetowa I Nowoczesna Gospodarka Działanie I.3 Wspieranie innowacji. Literatura [1] Ambrozik A.: Analiza cykli pracy czterosuwowych silników spalinowych, Politechnika Świętokrzyska, Kielce 21. [2] Ambrozik A., Ambrozik T., Jakóbiec J., Kurczyński D., Łagowski P.: Wskaźniki ekonomiczno-energetyczne i ekologiczne silnika 1.3 Multijet z wieloetapowym wtryskiem paliwa pracującego według zewnętrznej charakterystyki prędkościowej. Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów 2(78)/21, s. 127 136. [3] Ambrozik A., Kurczyński D.: Wpływ paliw mineralnych, roślinnych i ich mieszanin na wskaźniki pracy silnika o zapłonie samoczynnym. Silniki Spalinowe 27-SC2, s. 25 34 [4] Ambrozik A., Ambrozik T., Łagowski P.: Fuel impact on emissions of harmful components of the exhaust gas from the CI engine during cold start-up. Eksploatacja i Niezawodność Maintenance and Reliability. Tom: 17, Zeszyt 1. 215 [5] Ambrozik A., Ambrozik T., Kurczyński D., Łagowski P.: The Influence of Injection Advance Angle on Fuel Spray Parameters and Nitrogen Oxide Emissions for a Self-Ignition Engine Fed with Diesel Oil and FAME. Polish Journal of Environmental Studies. Tom 23, Zeszyt 6. 214. [6] Baczewski K., Kałdoński T.: Paliwa do silników o zapłonie samoczynnym. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa 24. Logistyka 5/215 21

[7] Bądkowski A.: Ropa naftowa. Paliwa, Oleje i Smary w eksploatacji, nr 45/1998, s. 34 36. [8] Duda A., Łukasik Z., Skręt I., Kossowicz L.: Estry metylowe wyższych kwasów tłuszczowych oleju rzepakowego jako paliwo lub komponent olejów napędowych (cz.1, cz. 2). Paliwa, Oleje i Smary w Eksploatacji, nr 14/22, s. 23 24; nr 15/23, s. 15 19. [9] Imarisio, R., Giardina-Papa, P., Siracusa, M.: The new 1.3 L 9 PS diesel engine. Silniki Spalinowe Nr 3/25 (122), s. 22 31. [1]Kruczyński S.W., Orliński P., Combustion of methyl esters of various origins in the agricultural engine. Indian Journal of Engineering & Materials Sciences, Vol. 2, December 213, pp. 483-491. [11]Kurczyński, D. Wpływ paliw roślinnych i ich mieszanin z olejem napędowym na wskaźniki pracy silnika o zapłonie samoczynnym. Praca doktorska, Kielce 27. [12]Merkisz J., Pielecha I.: Alternatywne paliwa i układy napędowe pojazdów. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 24. [13]Pietras, D., Świątek, P.: Dobór kalibracji sterowania silnika 1,3 Multijet w aspekcie jego osiągów i składu spalin. Silniki Spalinowe, Nr 2/28 (133) s. 36 43. 22 Logistyka 5/215