Renewable paraffinic diesel, also known as hydro treated vegetable oil (HVO), is an alternative fuel, made to replace fossil diesel in diesel engines. This thesis discusses the effects of HVO in diesel engines, with a special focus on heavy-duty vehicles. It is made for the municipal construction entity at the city of Helsinki, Stara, as part of the Biosata project.
Two lines of inquiry are presented. A literary review on the effects of HVO on diesel engine emissions and engine compatibility, and a field test of two diesel injectors that were exchanged into two Wille-600 loaders at the city of Helsinki.
The literary review comprises 54 articles focusing on HVO, fossil diesel and fatty acid methyl ester (FAME), the predecessor of HVO. These three fuels were compared based on regulated emissions and their compatibility with diesel engine components. Emissions that were compared were nitrogen oxide (NOx), particulate matter (PM), unburnt hydrocarbons (HC), carbon monoxide (CO) and greenhouse gases (GHG). Engine compatibility was compared on the basis of corrosion, aging, elastomer degradation, deposit build up, wear and lubricity.
The two injectors were field tested in real world application at the city of Helsinki, during the autumn and winter of 2017-2018, and taken out after the engines had used an excess of 500 litres of fuel. One injector was tested with HVO and the other with regular diesel. The injectors were examined with optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM) combined with energy dispersive spectroscopy (EDS), focusing on deposit build-up and wear. Wear was studied on the tip of the injector needle, which is susceptible to high temperatures, friction and high pressure.
Based on the literary review, HVO is a cleaner alternative than fossil diesel with reductions in emissions of all the pollutants studied. Furthermore, no issues of engine compatibility were found with the usage of HVO, contrarily to FAME, which has proven problematic with certain rubber and copper components, and has been found susceptible to aging.
No unusual wear was found on the tip of the injector needle, when using HVO, which is in line with the literary review. The deposit build-up of the two fuels did however vary. The deposit found on the injector that was used with fossil diesel had constituents of zinc (Zn), phosphorous (P), sulphur (S) and calcium (Ca), in addition to oxygen (O) and carbon (C). None of the heavier elements were found during the EDS analysis of the HVO injector, its deposits consisted of only oxygen and carbon. A variation of the structure of the deposits was also discovered during both the analysis with optical microscopy and SEM.
Förnybar paraffinisk diesel, även känd som HVO (hydrotreated vegetable oil), är ett alternativt bränsle, som används för att ersätta fossil diesel i dieselmotorer. Denna avhandling diskuterar HVO: s effekter på dieselmotorer, med särskild inriktning på tunga fordon. Den är gjord för den kommunala konstruktionsenheten i Helsingfors, Stara, som en del av Biosata-projektet.
Två undersökningar presenteras. En litterär översyn om HVO: s effekter på dieselmissionsutsläpp och motorkompatibilitet och ett fälttest av två dieselinjektorer som byttes ut i två Wille-600-lastare i Helsingfors stad.
Den litterära översynen omfattar 54 artiklar som fokuserar på HVO, fossil diesel och fatty acid methyl ester (FAME), föregångaren till HVO. Dessa tre bränslen jämfördes baserat på reglerade utsläpp och deras kompatibilitet med dieselmotorkomponenter. Utsläpp som jämfördes var kväveoxid (NOx), partickel utsläpp (PM, particulate matter)), oförbrända kolväten (HC), kolmonoxid (CO) och växthusgaser (GHG). Motorkompatibilitet jämfördes på grundval av korrosion, åldrande, elastomer nedbrytning, deponering, slitage och smörjförmåga.
De två injektorerna fälttestades i verklig applikation i Helsingfors, under hösten och vintern 2017-2018, och togs ut efter att motorerna hade använt ett överskott på 500 liter bränsle. En injektor testades med HVO och den andra med vanlig diesel.
Injektorerna undersöktes med optisk mikroskopi och avsökningselektronmikroskopi (SEM) kombinerad med energidispersionsspektroskopi (EDS), med inriktning på insamlingsuppbyggnad och slitage. Slitage studerades på spetsen av injektionsnålen, som är mottaglig för höga temperaturer, friktion och högt tryck.
Baserat på den litterära granskningen är HVO ett renare alternativ än fossil diesel med minskat utsläpp av alla de studerade föroreningarna. Vidare hittades inga problem med motorkompatibilitet med användningen av HVO, i motsats till FAME, vilket har visat sig problematiskt med vissa gummi- och kopparkomponenter och har visat sig vara känslig för åldrande.
Inget ovanligt slitage hittades på injektionsnålens spets när HVO användes, vilket stämmer överens med den litterära granskningen. Insamlingsuppbyggnaden av de två bränslena varierade emellertid. Deponeringen som hittades på injektorn som användes med fossil diesel hade beståndsdelar av zink (Zn), fosfor (P), svavel (S) och kalcium (Ca), förutom syre (O) och kol (C). Inget av de tyngre elementen hittades under EDS-analysen av HVO-injektorn, dess avsättningar bestod av endast syre och kol. En variation av inbyggnadens struktur upptäcktes också under både analysen med optisk mikroskopi och SEM.
Submit a publication
Browse
Statistics