The effect of vegetable-oil based fuel on the operation of a high-speed diesel engine

Abstract

Työssä tutkittiin rypsiöljymetyyliesteri (RME)- polttoaineen vaikutusta nopeakäyntisen suoraruiskutusdieselmoottorin suoritusarvoihin, pakokaasupäästöihin, sylinteripaineeseen ja ruiskutusjärjestelmän toimintaan. Mittaustuloksia verrattiin tavallista dieselöljyä vastaavalla kevyellä polttoöljyllä tehtyihin mittauksiin.

Mittauksissa käytettiin kahta hieman erilaista jakajatyyppistä ruiskutuspumppua. Moottorin säätöjä ei muutettu eri polttoaineita varten. Ensimmäisessä pumpussa oli yksinkertainen ennakonsäädin, joka suurensi ennakkoa pyörimisnopeuden funktiona. Toisessa pumpussa käytettiin kuorman tunnistavaa ennakonsäädintä, joka myöhäisti ruiskutusta suurilla kuormituksilla. Laitteen tarkoituksena oli pienentää maksimisylinteripainetta ja NO_x- päästöjä.

Käytännössä moottorin suoritusarvot olivat samat molemmilla testipolttoaineilla. Kokonaishyötysuhde oli hieman suurempi RME:ä käytettäessä. RME:n suurempi viskositeetti kasvatti maksimiruiskutusannosta 3...6 % täydellä kuormalla pienentyneiden vuotohäviöiden vuoksi. Tämä taas suurensi dynaamista ennakkoa 1...2 °kk suurilla kuormituksilla.

Pakokaasupäästöt mitattiin ECE R-96 (ISO 8178 ja ISO 8178-4 C1 testisykli)- säännön mukaisesti. Partikkelipäästömittauksen sijasta mitattiin moottorin savutus. RME suurensi NO_x- päästöjä 12...22 %, ja pienensi CO- ja HC- päästöjä 40...65 % ja savutusta 65...75 % verrattuna polttoöljyyn. Toisella ruiskutuspumpulla ruiskutusta oli myöhäistetty huomattavasti erityisesti suurilla kuormituksilla. Tämä pienensi painotettua NO_x- emissiota noin 30 % verrattuna ensimmäiseen testipumppuun. ISO 8178-4C1 testisyklin mukaisesti laskettu painotettu kulutus ei siitä huolimatta kasvanut.

Hydraulisen ennakonsäätölaitteen toiminta ei merkittävästi muuttunut eri polttoaineilla. Maksimipaine ruiskutusputkessa lähellä pumppua kasvoi 60...70 bar RME- polttoaineella. Lämmönvapautumisnopeuden maksimiarvo oli noin 10 % suurempi RME:llä nimellisteholla. Nopeampi lämmönvapautuminen ja hieman kasvanut ennakko suurensivat maksimisylinteripainetta 5...9 bar RME- polttoainetta käytettäessä.