Biofuels in the fuel injection system of a medium-speed diesel engine

Abstract

Tämän diplomityön taustalla on tarve luoda pohjaa polttomoottoritekniikan laboratorion tulevalle tutkimukselle arvioimalla nykyaikaisten uusiutuvien polttoaineiden toimivuutta yksisylinterisen, keskinopean tutkimusmoottori EVE:n ("Extreme Value Engine") polttoaineensyöttöjärjestelmässä. Tavoitteena on selvittää, tarvitseeko bioperäisten dieselpolttoaineiden käyttöön siirryttäessä tehdä muutoksia moottorin polttoaineensyöttöjärjestelmään. Työ koostuu kirjallisuusosiosta, teoriaosuudesta, simulaatiomallin ja simulaatioiden esittelystä, sekä tuloksien esittelystä ja yhteenvedosta.

Kirjallisuusosassa esitellään tavanomainen dieselpolttoaine sekä uusiutuvia dieselpolttoaineita. Esiteltävät polttoaineet ovat perinteinen biodiesel (rasvahappometyyliesteri, FAME), vetykäsitelty kasviöljy (HVO), Fischer-Tropsch (FT) - dieselpolttoaineet ja dimetyylieetteri (DME). Polttoaineiden raaka-aineet, tuotanto ja ominaisuudet esitellään lyhyesti sekä niiden käytettävyyttä ja laatua vertaillaan.

Työn teoriaosuudessa työssä käytetty ohjelmisto, GT FUEL, esitellään lyhyesti. Simulaatiomallin perusperiaatteet ja ratkaisumenetelmät selitetään. Tärkeimmät polttoainejärjestelmän laskennassa käytetyt teoriat, kaavat ja analogiat käydään läpi.

Simulaatio-osuudessa esitellään ensin osana diplomityötä tehty simulaatiomalli sekä tehdyt simulaatiot mallin sovittamiseksi mittaustuloksiin ja biopolttoaineiden vertailemiseksi. Tulokset ja polttoaineiden muu oletettu käyttäytyminen polttoaineensyöttöjärjestelmässä esitellään seuraavaksi.

Simulaatioiden mukaan tutkitut bioperäiset dieselpolttoaineet käyttäytyvät EVE:n polttoainejärjestelmässä varsin samankaltaisesti. Fysikaalisista ominaisuuksista lähinnä tiheyden eroavaisuuksilla on ennustettavia vaikutuksia järjestelmän toimivuuteen. Kemialliset ominaisuudet lienevätkin tärkeämpiä itse polttoaineensyöttöjärjestelmän toiminnan kannalta. Polttoainesuihkun käyttäytyminen ja biopolttoaineiden palaminen ovat tärkeitä tutkimuskohteita ja siten seuraava askel kun tutkitaan biopolttoaineiden soveltuvuutta tutkimusmoottori EVE:en.