Physical and tribological characteristics of Diesel engine fuel obtained by recycling of plastics

Podobne dokumenty
Wpływ dodatku oleju rzepakowego do paliwa na charakterystykę pracy wtryskiwaczy elektromagnetycznych

OCENA WPŁYWU PALIW DO SILNIKÓW O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM NA MOŻLIWOŚĆ ZACIERANIA ELEMENTÓW PAR PRECYZYJNYCH

WŁASNOŚCI SMARNE WYBRANYCH KOMPOZYCJI BIOPALIW DO SILNIKÓW O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

NIEKTÓRE WŁASNOŚCI MIESZANIN OLEJÓW ROŚLINNYCH I PALIW DO SILNIKÓW O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

OCENA WŁASNOŚCI SMARNYCH PALIW RZEPAKOWYCH EXAMINATION OF SAME RAPE FUEL LUBRICATION PERFORMANCES

WPŁYW BIOPALIW (FAME) NA WŁAŚCIWOŚCI EKSPLOATACYJNE ROZPYLACZY PALIWA SILNIKA Z ZAPŁONEM SAMOCZYNNYM

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

BADANIA SMARNOŚCI WYBRANYCH PALIW ZASTĘPCZYCH STOSOWANYCH W TRANSPORCIE SAMOCHODOWYM

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

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

WYBRANE PROBLEMY STOSOWANIA BIOPALIW DO ZASILANIA SILNIKÓW Z ZAPŁONEM SAMOCZYNNYM

Ocena właściwości tribologicznych paliw roślinnych w aspekcie wpływu na proces zużycia aparatury wtryskowej silników o zapłonie samoczynnym

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

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

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

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

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

BADANIE SMARNOŚCI OLEJU NAPĘDOWEGO Z DODATKIEM ESTRÓW OLEJU RZEPAKOWEGO PRZY UŻYCIU APARATU HFRR

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

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

PRZECIWZUŻYCIOWE POWŁOKI CERAMICZNO-METALOWE NANOSZONE NA ELEMENT SILNIKÓW SPALINOWYCH

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

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

BADANIA NAD MODYFIKOWANIEM WARUNKÓW PRACY ŁOŻYSK ŚLIZGOWYCH SILNIKÓW SPALINOWYCH

Cezary I. Bocheński*, Krzysztof Warsicki*, Anna M. Bocheńska** * Politechnika Warszawska

Badania procesów wtrysku i spalania paliwa rzepakowego w silniku o zapłonie samoczynnym

The effect of adding gasoline to diesel fuel on its self-ignition properties

CZTEROKULOWA MASZYNA TARCIA ROZSZERZENIE MOŻLIWOŚCI BADAWCZYCH W WARUNKACH ZMIENNYCH OBCIĄŻEŃ

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

Analiza uszkodzeń wybranych elementów aparatury wtryskowej silników wysokoprężnych

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

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

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

WPŁYW PALIWA RME W OLEJU NAPĘDOWYM NA WŁAŚCIWOŚCI SMARNE W SKOJARZENIU STAL ALUMINIUM

2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych

OCENA WŁAŚCIWOŚCI SMARNYCH WYBRANYCH PALIW POCHODZENIA ROŚLINNEGO I NAFTOWEGO

1. Wprowadzenie 1.1. Krótka historia rozwoju silników spalinowych

WPŁYW DODATKU NA WŁASNOŚCI SMAROWE OLEJU BAZOWEGO SN-150

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

Wymagania edukacyjne Technologia napraw zespołów i podzespołów mechanicznych pojazdów samochodowych

OKREŚLENIE SKŁADU FRAKCYJNEGO BIOPALIW ROLNICZYCH ZAWIERAJĄCYCH BIOKOMPONENT CSME

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 170

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

THE CONTROLLING OF THE FUEL AUTOIGNITION PROCESS DURING DIESEL ENGINE START-UP

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

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

The study of derived cetane number for ethanol-diesel blends

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

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

WYZNACZENIE WPŁYWU TEMPERATURY NA LEPKOŚĆ DYNAMICZNĄ BIOPALIW ROŚLINNYCH

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

Charakterystyki prędkościowe silników spalinowych

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

OKREŚLENIE WŁASNOŚCI REOLOGICZNYCH OLEJU NAPĘDOWEGO ORAZ BIOPALIW UZYSKANYCH Z LNIANKI

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

METODY BADANIA SMARNOŚCI I ICH ROZDZIELCZOŚĆ

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

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

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

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

WPŁYW NIEKONWENCJONALNYCH DODATKÓW: α BN, SFR I POLY TFE NA WŁAŚCIWOŚCI SMARNOŚCIOWE I REOLOGICZNE OLEJU BAZOWEGO

Mechanika i Budowa Maszyn II stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI 1) z dnia 22 stycznia 2009 r. w sprawie wymagań jakościowych dla biopaliw ciekłych 2)

Analysis of the influence of injection pressure in common rail system on spray tip penetration of the selected alternative fuels

WPŁ YW PARAMETRÓW KONSTRUKCYJNYCH ROZPYLACZY NA W Ł A Ś CIWOŚ CI U Ż YTECZNE SILNIKA ZASILANEGO PALIWEM LOTNICZYM

RHEOTEST Medingen Reometr RHEOTEST RN: Zakres zastosowań Smary

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

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

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

WPŁYW MIESZANIN ETANOLU Z OLEJEM NAPĘDOWYM NA EMISJĘ WYBRANYCH SKŁADNIKÓW SPALIN

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

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

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

Badanie zużycia stali 100Cr6 w środowisku paliw alternatywnych

Kongres Innowacji Polskich KRAKÓW

OCENA SMARNOŚCI MIESZANIN ESTRÓW METYLOWYCH KWASÓW TŁUSZCZOWYCH OTRZYMYWANYCH Z OLEJÓW ROŚLINNYCH W OLEJU NAPĘDOWYM

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA GOSPODARKI. z dnia 9 grudnia 2008 r. w sprawie wymagań jakościowych dla paliw ciekłych. (tekst jednolity)

Pytania na egzamin dyplomowy specjalność SiC

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

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 4(100)/2014

Testy i normy dla olejów silnikowych samochodów osobowych i ciężarowych

BADANIE WŁAŚCIWOŚCI SAMOZAPŁONOWYCH PALIW ZASTĘPCZYCH NA PODSTAWIE SPALANIA W KOMORZE O STAŁEJ OBJĘTOŚCI

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

BADANIA WPŁYWU PREPARATU EKSPLOATACYJNEGO O DZIAŁANIU CHEMICZNYM NA WŁASNOŚCI SMARNE OLEJU OBIEGOWEGO STOSOWANEGO W SILNIKACH OKRĘTOWYCH

ĆW 6. aparatu czterokulowego dotycząą oceny własno. ci smarnych olejów i smarów zgodnie z zaleceniami Polskiej Normy [8].

Warszawa, dnia 30 czerwca 2017 r. Poz ROZPORZĄDZENIE MINISTRA ENERGII 1) z dnia 12 czerwca 2017 r.

Transport I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) studia niestacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH BRĄZU CuSn12Ni2 W OBECNOŚCI PREPARATU EKSPLOATACYJNEGO O DZIAŁANIU CHEMICZNYM

ZAKRES AKREDYTACJI LABORATORIUM BADAWCZEGO Nr AB 1275 wydany przez POLSKIE CENTRUM AKREDYTACJI Warszawa, ul.

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

Investigation of the combustion engine fuelled with hydrogen and mixed n-butanol with iso-butanol

Pakiet cetanowo-detergentowy do uszlachetniania olejów napędowych przyjaznych środowisku

Wpływ dodatku Molyslip 2001E na właściwości. przeciwzużyciowe olejów silnikowych

ZAKŁAD POJAZDÓW SAMOCHODOWYCH I SILNIKÓW SPALINOWYCH ZPSiSS WYDZIAŁ BUDOWY MASZYN I LOTNICTWA

BADANIA WŁAŚCIWOŚCI TRIBOLOGICZNYCH SMARU PLASTYCZNEGO MODYFIKOWANEGO PROSZKIEM PTFE I MIEDZI

ELASTYCZNOŚĆ SILNIKA ANDORIA 4CTI90

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

SŁAWOMIR LUFT, TOMASZ SKRZEK *

ON INFLUENCE OF DIESEL OIL SORT ON FRICTION AND WEAR PROCESSES Tarkowski Piotr, Paluch Roman Katedra Pojazdów Samochodowych Politechnika Lubelska

Transkrypt:

Article citation info: CISEK, J., MRUK, A., SZCZYPIŃSKI-SALA, W. Physical and tribological characteristics of Diesel engine fuel obtained by recycling of plastics. Combustion Engines. 213, 154(3), 53-535. ISSN 138-346. Jerzy CISEK Andrzej MRUK Wojciech SZCZYPIŃSKI-SALA PTNSS 213 SC 87 Physical and tribological characteristics of Diesel engine fuel obtained by recycling of plastics Abstract: The paper presents the results of analysing principal physical characteristics of the fuel supplying the self-ignition engines, derived from the processing of plastic waste. The essential factor decisive in applying a new generation of fuels for diesel engines is the compliance with the standards requirements concerning physical and chemical parameters. The research results were discussed in relation to the requirements of the standards in force in the countries of the European Union and compared with the characteristics of the fuels commercially available at present mineral diesel fuel and rape oil methyl esters. These fuels lubricity characteristics influencing the life of the engine fuel system elements were examined as well. The lubricity characteristics were examined on a four-ball stand, assessing, for particular fuels, the test elements wear intensity in relation to the specific pressure and to the seizing load. Keywords: diesel engine, alternative fuel, recycling Właściwości fizykalne i tribologiczne paliwa do silników ZS uzyskanego drogą recyklingu tworzyw sztucznych Streszczenie: W artykule opisano wyniki przeprowadzonych analiz podstawowych własności fizycznych paliwa do zasilania silników o zapłonie samoczynnym uzyskiwanego z przetworzenia odpadów tworzyw sztucznych. Podstawowym czynnikiem decydującym o zastosowaniu nowej generacji paliw do zasilania silników wysokoprężnych jest spełnienie przez nie wymagań stawianych przez normy, a dotyczących parametrów fizykochemicznych. Uzyskane wyniki badań omówiono w odniesieniu do wymagań zawartych w normach obowiązujących w krajach Unii Europejskiej i porównano z własnościami paliw dostępnych obecnie na rynku mineralnego oleju napędowego i estrów metylowych oleju rzepakowego. Wykonano również oceny własności smarnych tych paliw, mających wpływ na trwałość elementów aparatury paliwowej silnika. Badania własności smarnych przeprowadzono na stanowisku czterokulowym, oceniając dla poszczególnych paliw intensywność zużycia elementów testowych w odniesieniu do nacisku właściwego oraz obciążenia zacierającego. Słowa kluczowe: silniki wysokoprężne, paliwa alternatywne, recykling 1. Wprowadzenie W pierwszej dekadzie XXI wieku zwraca się szczególną uwagę na ponowne zagospodarowanie zużytych produktów rynkowych. Stąd opracowywanie i doskonalenie technologii recyklingu. Jedną z technologii recyklingu tworzyw sztucznych z grupy polimerów jest przetwarzanie ich w paliwa płynne. Mogą do tego celu zostać wykorzystane różne technologie, w tym konwencjonalne, stosowane od lat w przemyśle rafineryjnym jak: kraking termiczny (piroliza), kraking katalityczny (FCC) czy hydrokraking [8]. Surowcami do procesu przeróbki mogą być odpady, które pod względem chemicznym są tworzywami z grupy polimerów zawierających tylko węgiel i wodór, w których występują długie łańcuchy węglowe. Przykładami takich tworzyw mogą tu być powszechnie stosowane opakowania środków czystości oraz kosmetyków, folie, worki jednorazowego i wielorazowego użytku, opakowania produktów spożywczych, jak również części urządzeń gospodarstwa domowego, elementy pojazdów samochodowych takie jak zderzaki, deski rozdzielcze itp. Ocena przydatności każdego paliwa silnikowego wymaga szerokiego zakresu badań, zarówno laboratoryjnych, pozwalających ocenić własności fizykochemiczne paliwa, jak i badań silnikowych na hamowni i eksploatacyjnych. Wykorzystanie paliwa o odmiennych cechach wpływa na parametry energetyczne, jak i wielkość emisji składników toksycznych, które podlegają ograniczeniom ujętym w normach obowiązujących w Unii Europejskiej. Nie bez znaczenia jest też wpływ paliwa na stopień zużycia poszczególnych elementów silnika, w tym układu korbowo-tłokowego, łożysk, a w szczególności smarowanych paliwem elementów układu zasilania [1,11]. Trwałość par precyzyjnych aparatury paliwowej, sekcji tłoczących i wtryskiwaczy, uzależniona jest zarówno od prawidłowego wyboru materiałów konstrukcyjnych jak i własności smarnych zastosowanego paliwa [2,3,5,6,7,9]. W niniejszym artykule opisano wyniki oceny wybranych właściwości paliwa silnikowego, uzy- 53

skanego na drodze przetworzenia odpadów z tworzyw sztucznych PET, mogącego służyć do zasilania silników o zapłonie samoczynnym. Wykonano analizy podstawowych parametrów fizykochemicznych, a także przeprowadzono badania własności smarnościowych. Uzyskane wyniki porównano z otrzymanymi dla konwencjonalnego paliwa pochodzenia mineralnego oraz już coraz szerzej stosowanych estrów metylowych oleju rzepakowego RME. 2. Ocena porównawcza paliw 2.1.Skład frakcyjny Ocenę wymagań dotyczących składu frakcyjnego przeprowadzono zgodnie z PN - EN 59:29. Zbadano przebieg destylacji pod zmniejszonym ciśnieniem do 98 kpa, zgodnie z normą ASTM D116. Wyznaczono początek destylacji, procentową ilość paliwa (% v/v) oddestylowanego odpowiednio do temperatur 25 C i do 35 C oraz określono przebieg krzywej destylacji, sprawdzając temperatury oddestylowania kolejnych ilości paliwa. Przedstawione wyniki przeliczono na warunki normalne i zestawiono w tabeli 1 [1]. Z danych przedstawionych w tabeli 1 wynika jednoznacznie, że paliwo testowe PP ma skład frakcyjny bardzo zbliżony do oleju napędowego. Z porównania wyników badań widać, że dla estrów metylowych oleju rzepakowego, w temperaturze 25 o C nie zaczyna się jeszcze odparowywanie, zatem RME z tego punktu widzenia jest paliwem znacznie gorszym niż testowane paliwo powstałe z przetwarzania odpadów tworzyw sztucznych. W tabeli 2 zamieszczono wyniki pomiarów krzywej destylacji dla oleju napędowego, testowanego paliwa PP oraz estrów metylowych oleju rzepakowego - RME. Podobnie jak dla wyników badań składu frakcyjnego można stwierdzić, że paliwo powstałe z przetwarzania tworzyw sztucznych ma zdecydowanie bardziej zbliżony przebieg krzywej destylacji do oleju napędowego niż RME. Tabela 1. Charakterystyka badanych paliw [1] paliwo początek destylacji [ o C] do 25 o C destyluje (v/v) [%] do 35 o C destyluje (v/v) [%] Oddestylowało (v/v) [%] Olej napędowy 182 36, 94,2 98,9 Paliwo testowe PP 187 28,9 84,1 97,2 Biodiesel RME B1 295 55,1 96,3 Tabela 2. Temperatury destylacji do krzywej destylacji [1] Olej napędowy Paliwo PP z odpadów tworzyw sztucznych początek destylacji 182, o C 5% destyluje do 22,1 o C 1% destyluje do 216,8 o C 2% destyluje do 228,5 o C 3% destyluje do 241,2 o C 4% destyluje do 255,9 o C 5% destyluje do 27,9 o C 6% destyluje do 287,6 o C 7% destyluje do 35,7 o C 8% destyluje do 32,9 o C 9% destyluje do 34,7 o C 95% destyluje do 353,2 o C 1% destyluje do 363, o C początek destylacji 187, o C 5% destyluje do 26,6 o C 1% destyluje do 235, o C 2% destyluje do 247,3 o C 3% destyluje do 25.5 o C 4% destyluje do 266,4 o C 5% destyluje do 282,4 o C 6% destyluje do 32,1 o C 7% destyluje do 319,8 o C 8% destyluje do 339,6 o C 9% destyluje do 366, o C 95% destyluje do 383,1 o C 1% destyluje do 39,9 o C Biodiesel B1 RME początek destylacji 295,6 o C 5% destyluje do 33,6 o C 1% destyluje do 317,3 o C 2% destyluje do 335,5 o C 3% destyluje do 34,6 o C 4% destyluje do 343,6 o C 5% destyluje do 346,3 o C 6% destyluje do 357,7 o C 7% destyluje do 36,4 o C 8% destyluje do 361,8 o C 9% destyluje do 363, o C 95% destyluje do 363,9 o C 1% destyluje do 382,1 o C Zgodnie z normą dla oleju napędowego, do temperatury 25 o C powinno odparować nie więcej niż 65% (v/v) paliwa, a do temperatury 35 o C powinno odparować 95% (v/v) paliwa. 2.2. Wartość opałowa i ciepło spalania Zarówno ciepło spalania jak i wartość opałowa paliwa zostały wyznaczone zgodnie z obowiązującą w tym zakresie w Polsce normą PN-86/C-462. Wskazane normą oznaczenie ciepła spalania przeprowadza się z wykorzystaniem kalorymetru, w którym próbka paliwa spalana jest w bombie kalorymetrycznej. W tabeli 3 zamieszczono wyniki pomiarów ciepła spalania i dolnej wartości opałowej dla oleju napędowego, testowanego paliwa PP oraz estrów metylowych oleju rzepakowego. Tabela 3. Ciepło spalania i wartość opałowa badanych paliw [1] Paliwo Ciepło spalania [MJ/kg] Wartość opałowa [MJ/kg] Olej napędowy 47,3 43, Paliwo testowe PP Biodiesel RME - B1 46,7 42,4 4,2 36,6 Analiza wyników pokazuje, że wartość opałowa testowanego paliwa PP jest nieznacznie niższa niż dla oleju napędowego. Może to być, oprócz mniejszej gęstości badanego paliwa (co zostało opisane 531

w punkcie 2.4), dodatkowym powodem konieczności zwiększenia jednostkowej dawki nominalnej podawanej przez pompę wtryskową w celu uzyskania takiej samej mocy maksymalnej, jak dla silnika zasilanego olejem napędowym. Podkreślić jednak należy, iż uzyskana wartość, choć nieznacznie niższa niż dla oleju napędowego, jest zdecydowanie wyższa niż dla RME. 2.3. Liczba cetanowa Liczbę cetanową oleju napędowego zmierzono zgodnie z normą dla oleju napędowego (PN-EN 59:29), stosując normę szczegółową PN-EN ISO 5165 na silniku badawczym cetanowcu oraz metodą alternatywną przy użyciu analizatora Irox Diesel. Wyniki badań zrealizowanych na tych dwu stanowiskach pomiarowych, zarówno dla oleju napędowego jak i dla testowanego paliwa, są w tym przypadku zbieżne z dokładnością do +/-2% błędu pomiaru. Ponieważ obowiązujące normy dotyczące pomiaru wartości liczby cetanowej dopuszczają niepowtarzalność pomiaru wynoszącą (dla silnika cetanowego) +/-3,5% wartości mierzonej, to należy przyjąć, że w tym przypadku obie metody zapewniają bardzo dobrą wiarygodność pomiaru. Uzyskane wartości liczby cetanowej LC dla badanych paliw wynoszą odpowiednio [1]: - olej napędowy LC = 52,8, - testowane paliwo LC = 55,3. Zgodnie z PN - EN 59:29 liczba cetanowa ma być nie mniejsza niż 51, jednostek. Większa wartość liczby cetanowej dla testowanego paliwa jest niezwykle ważną cechą, ponieważ decyduje ona o skłonności paliwa do samozapłonu w cylindrze silnika wysokoprężnego. Przy większych wartościach LC skróceniu ulega tzw. okres opóźnienia samozapłonu paliw, co skutkuje m.in. mniejszymi wartościami stężenia tlenków azotu NO x w spalinach. Jest to niezwykle istotne, ponieważ emisja NO x jest limitowana ze względu na fakt, iż jest to jeden z najbardziej toksyczny spośród gazowych składników spalin. Oczywiście istnieją dodatki do paliwa, które pozwalają na podwyższenie wartości liczby cetanowej, ale są one dość kosztowne i stwarzają dodatkowe utrudnienie logistyczne i problem z magazynowaniem ze względu na niską temperaturę samozapłonu. W przypadku testowanego paliwa nie ma potrzeby stosowania tego typu dodatków. 2.4. Gęstość Gęstość paliwa określona została zgodnie z obowiązującą normą PN-EN ISO 3675 metodą areometryczną oraz dodatkowo, zgodnie z normą PN-EN ISO 3838, metodą grawimetryczną (piktometryczną) w temperaturze 15 o C. Zmierzona w laboratorium gęstość oleju napędowego wynosiła ON =,83 g/cm 3, natomiast gęstość testowanego paliwa PP =,795 g/cm 3 [1]. Konsekwencją mniejszej gęstości paliwa powstałego z przetwarzania odpadów tworzyw sztucznych (w porównaniu z olejem napędowym) będzie m.in. mniejsza masowa dawka paliwa realizowana przez pompę wtryskową na charakterystyce zewnętrznej (przy częściowych obciążeniach silnika nie ma to znaczenia) oraz mniejsza masowa dawka paliwa realizowana w stałym czasie otwarcia wtryskiwacza w nowoczesnych układach wtryskowych (np. common rail). Skutkiem tego, przy założeniu takiej samej wartości opałowej dla badanych paliw i takiej samej wartości sprawności cieplnej, mniejsza będzie maksymalna moc silnika. W celu uzyskania takiego samego obciążenia silnika zasilanego olejem napędowym i testowanym paliwem należy zmienić regulację pompy wtryskowej, tzn. zwiększyć nominalną dawkę paliwa. 2.5. Lepkość dynamiczna Jednym z podstawowych parametrów decydujących o zastosowaniu nowej generacji paliw do zasilania silników wysokoprężnych jest spełnienie przez nie parametrów fizykochemicznych. Niezwykle istotnym parametrem jest lepkość dynamiczna. Według polskiej normy PN-EN ISO 314 lepkość dynamiczna jest miarą oporu przepływu lub deformacji cieczy. Lepkość decyduje o oporze przepływu paliwa w układzie zasilania. Wpływa na przebieg wtrysku, rozpylanie i zasięg strugi paliwa w komorze spalania silnika. Wpływa na własności smarne, co jest szczególnie ważne, jeżeli zasilane silniki są wyposażone w rotacyjne pompy wtryskowe, lub jeszcze ważniejsze, w nowoczesne układy pompowtryskiwaczy bądź system common rail, ponieważ w tych układach elementy są smarowane olejem napędowym. Wyniki badań wpływu temperatury paliwa na wartości lepkości dynamicznej badanych paliw: oleju napędowego, testowanego paliwa oraz RME przedstawiono Lepkość dynamiczna graficznie oleju napędowego, na Biodiesel rys.1 oraz paliwa [1]. z odpadków plastikowych 2 mpa s 16 14 12 1 8 6 4 2 ON PP RME biopaliwo z puszek plastikowych Viscosity Olej napędowy Viscosity Biodiesel B 1 CSEM Viscosity -2-1 1 2 C 3 Temperature T Anton Paar GmbH Rys.1. Wpływ temperatury na lepkość dynamiczną badanych paliw olej napędowy (ON), testowane paliwo (PP), RME [7] Jak wiadomo, na wartość lepkości paliwa ma wpływ nie tylko temperatura, ale również prędkość ścinania paliwa. W przypadku pompy wtryskowej stosowanej w układzie zasilania silnika, czy tym bardziej nowoczesnych układów typu common rail 532

wymiar skazy wear scar [mm] nacisk wlaściwy [N/mm2] lub pompowtryskiwacz, prędkość ścinania ma zdecydowanie większy wpływ na zmiany lepkości paliwa niż temperatura. Dla paliwa PP wytworzonego z tworzyw sztucznych nie zauważano wzrostu lepkości nawet wskutek dużych prędkości ścinania, a jego lepkość jest nawet nieco niższa niż dla oleju napędowego. Zatem również pod kątem charakterystyki lepkościowej paliwo PP nie ustępuje mineralnemu olejowi napędowemu. 2.6. Własności smarne Ocenę własności smarnych i przeciwzatarciowych przeprowadzono na aparacie czterokulowym. Elementami badawczymi były standardowe kule (zgodnie z zaleceniami norm dotyczącymi aparatu czterokulowego) o średnicy ½ każda, wykonane ze stali łożyskowej ŁH15 o twardości 62 66 HRC i chropowatości powierzchni Ra =,32 µm. Wszystkie kule przed testami były dokładnie odtłuszczane. Początkowa temperatura próbek paliwa wynosiła 2 o C. Podczas przeprowadzonych prób wykonano oznaczenie intensywności zużywania elementów testowych, wyznaczono graniczne obciążenie zużycia oraz określono obciążenie zacierające. Podczas próby sześćdziesięciominutowej liniowa prędkość tarcia pomiędzy elementami testowymi wynosiła,55 m/s, co odpowiadało prędkości obrotowej silnika napędowego stanowiska 15 obr/min. Z uwagi na to, że punkty styku kul leżą poza osią wrzeciona napędu uchwytu górnej kulki, obciążenie na powierzchni styku elementów testowych (którymi są współpracujące kulki) można obliczyć według rozkładu sił w układzie regularnego czworościanu zgodnie z zależnością: P rzecz =,48P gdzie: P obciążenie nadane. Uzyskane podczas tego testu wyniki przedstawiono na rys.2. Nacisk właściwy p wł, tzn. nacisk, który przypada na zwiększoną w wyniku zużycia powierzchnię styku kul, określono jako:.52p pwł 2 d gdzie: d średnica śladu zużycia przy danym obciążeniu P;,52 współczynnik przeliczeniowy. Przedstawione na wykresie obciążenie skorygowane przeliczono zgodnie z poniższym wzorem: PD P H skor d gdzie: D H średnica odkształcenia sprężystego kulki według Hertza przy danym obciążeniu statycznym, którą z kolei można obliczyć z wzoru: 3 DH, 873 P. Przedstawione wyniki wskazują, iż testowane paliwo PP uzyskane z przetworzenia odpadów tworzyw sztucznych charakteryzuje się własnościami przeciwzużyciowymi niewiele ustępującymi olejowi napędowemu pochodzenia mineralnego, jednak są one już znacząco gorsze w porównaniu z estrami metylowymi kwasów tłuszczowych (paliwo B1). Przeliczone obciążenia właściwe na powierzchni zużycia na styku kul testowych są niemal dwukrotnie mniejsze dla paliwa PP niż w przypadku paliwa B1. Tak jak stwierdzono powyżej, ocena paliwa PP odpowiadałaby niskosiarkowemu olejowi napędowemu. Z tego punktu widzenia wskazane wydaje się zastosowanie dodatków smarnościowych lub wykorzystanie domieszek biopaliw, które mogą znacząco wpływać na polepszenie własności smarnych już przy niewielkiej ich zawartości w mieszaninie. Ma to z kolei korzystny wpływ na trwałość elementów aparatury wtryskowej silnika.,8,7,6,5,4,3,2,1 PP ON B1 wymiar Pwł Pskor Rys.2. Średni wymiar śladu zużycia w odniesieniu do obciążenia skorygowanego i nacisku właściwego Również własności przeciwzatarciowe są najsłabsze spośród ocenianych i porównywanych paliw dla paliwa PP. Wyniki oznaczeń przedstawiono na rys.3. Obciążenie zacierające dla paliwa PP jest niemal o połowę mniejsze niż dla oleju napędowego. Ta wartość pod kątem długotrwałej pracy układu zasilania silnika i jego elementów w części wysokociśnieniowej ma nieco mniejsze znaczenie niż wyznaczone naciski właściwe i wielkości zużycia elementów testowych. Elementy pompy wysokiego ciśnienia i wtryskiwaczy nie powinny bowiem być wystawione na aż tak duże obciążenia. Tym niemniej w teście tym bardzo wyraźnie uwidacznia się różnica pomiędzy własnościami estrów metylowych (paliwo B1) a paliwem PP. W tym wypadku ta różnica jest czterokrotna na korzyść paliwa B1. Zaznaczyć w tym miejscu należy, iż najistotniejsze znaczenie ma w powyższym porównaniu odniesienie własności smarnych paliwa PP do własności niskosiarkowego oleju napędowego, bowiem w jego przypadku praktycznie stosowana jest modyfikacja własności dodatkami podnoszącymi własności smarne. 8 7 6 5 4 3 2 1 533

obciążenie zacierające [N] 3 25 2 15 1 5 PP ON B1 Rys.3. Wartości obciążenia zacierającego dla poszczególnych paliw w [N] 3. Podsumowanie Przetwarzanie surowców wtórnych jest kierunkiem działań pozwalających na zagospodarowanie gromadzących się odpadów, zarówno poprodukcyjnych jak i po zużytych produktach rynkowych. Jest to szczególnie istotne ze względu na normy Unii Europejskiej. Przewiduje się, że po roku 216, w przypadku pojazdów samochodowych, recyklingowi musi być poddawane 95% udziału masowego wycofanego z eksploatacji pojazdu. W przypadku tworzyw sztucznych z grupy polimerów ich recykling może polegać na przetworzeniu w paliwa silnikowe, mogące stanowić zamiennik oleju napędowego pochodzenia mineralnego. Badania wybranych własności paliwa pochodzącego z przetworzenia odpadów z tworzyw sztucznych pozwalają stwierdzić, iż jest to w pełni wartościowe paliwo silnikowe. W szczególności można zauważyć, że: - paliwo takie ma zdecydowanie bardziej zbliżony przebieg krzywej destylacji do oleju napędowego niż estry metylowe oleju rzepakowego RME; - jego wartość opałowa jest jedynie nieznacznie niższa niż dla oleju napędowego; - wartość liczby cetanowej LC jest wystarczająca; - gęstość jest mniejsza w porównaniu do oleju napędowego, czego konsekwencją jest m.in. mniejsza masowa dawka paliwa; - pod względem charakterystyki lepkościowej paliwo nie ustępuje mineralnemu olejowi napędowemu; - z uwagi na słabsze własności smarne do paliwa powinny być stosowane dodatki polepszające te własności. Wyniki przeprowadzonych badań upoważniają do stwierdzenia, że paliwo pochodzące z przetworzenia odpadów z tworzyw sztucznych potencjalnie może stanowić pełnowartościowy zamiennik do silników wysokoprężnych. Literatura [1] Cisek J. Badania paliwa nowego typu do silnika ZS. Sprawozdanie z badań dla: Technologie Ekologiczne Bełchatów. Vol. 557/IPSiSS/29. Politechnika Krakowska, Kraków 21. [2] Cisek J. The Effect of Plastic Waste Fuel on the HDV Diesel Engine Parameters. 7 th Russian Scientific and Technical Conference POLITRANSPORT SYSTEMS. Krasnoyarsk 21. [3] Cisek J., Mruk A., Szczypiński-Sala W. Wpływ biopaliw (fame) na właściwości eksploatacyjne rozpylaczy paliwa silnika z zapłonem samoczynnym. Czasopismo Techniczne Mechanika 3-M/212. [4] Goodrum J.W., Geller D.P. Influence of fatty acid metyl esters from hydroxylated vegetable oils on diesel fuel lubricity, Bioresource Technology 96, 25. [5] Jenkins S.R., i in. Diesel fuel lubricity development of a constant load scuffing test using the ball on cylinder lubricity evaluator. SAE Technical Paper 932691. [6] Qu J., Truhnan J. T., Blau P. J. Investigation of the scuffing characteristics of candidate material for heavy duty diesel fuel injectors, Tribology International 38, 25. [7] Qu J., Truhnan J. T., Blau P. J. Scuffing transition diagrams for heavy duty diesel fuel injector material In ultra low sulphur fuel lubricated environment, Wear 259, 25. [8] Recykling materiałów polimerowych, red. Błędzki A.K, WNT, Warszawa 1997. [9] Szczypiński-Sala W. Niektóre własności mieszanin olejów roślinnych i paliw do silników o zapłonie samoczynnym. Czasopismo Techniczne Mechanika 3-M/212. [1] Wain K.S., Perez J.M., Chapman E., Boehman A.L. Alternative and low sulfur fuel options: boundary lubrication performance and potential problems, Tribology International 38, 25. [11] Wielligh A.J., Burger N., Wilcocks T.L. Diesel engine failures due to combustion disturbances, caused by fuel with insufficient lubricity. Industrial Lubrication and Tribology, Vol. 55 N 2, 23. 534

Mr Jerzy Cisek, D.Sc. Faculty of Mechanical Engineering at Cracow University of Technology. Dr inż. Jerzy Cisek Wydział Mechaniczny Politechniki Krakowskiej. Mr Andrzej Mruk, Professor in the Faculty of Mechanical Engineering at Cracow University of Technology. Dr hab. inż. Andrzej Mruk profesor na Wydziale Mechanicznym Politechniki Krakowskiej. Mr Wojciech Szczypiński-Sala, D.Sc. Faculty of Mechanical Engineering at Cracow University of Technology. Dr inż. Wojciech Szczypiński-Sala Wydział Mechaniczny Politechniki Krakowskiej. 535