Емісія токсичних складових продуктів згоряння

На основі проведених досліджень встановлено, що живлення двигуна 1НС.102 (з безпосереднім упорскуванням) метиловим ефіром рапсової олії забезпечує зниження емісії вуглеводнів НС, окису вуглецю СО, димності D, але викликає збільшення емісії оксидів азоту NO_x і двоокису вуглецю СО₂ у порівнянні із двигуном, що працює на дизельному паливі (рис. Рисунок 2.10).

Результати досліджень по емісії токсичних компонентів відпрацьованих газів, двигуном 1.6 Фольксваген з передкамерним сумішоутворенням, що працює на паливі EMKOR і для зіставлення – дизельним паливом ON, представлені на рис. Рисунок 2.11. Двигун навантажувався відповідно до дослідницького тесту US-FTP 75. І в цьому випадку отримане зниження емісії вуглеводнів НС, окису вуглецю СО, а також твердих часток РМ і збільшення емісії оксидів азоту NO_x.

На рис. Рисунок 2.12представлене підсумкове порівняння емісії основних токсичних компонентів відпрацьованих газів, що викидають 54 дослідних зразка двигуна з безпосереднім упорскуванням і з передкамерним сумішоутворенням, що живлять по черзі дизельним паливом і метиловим ефіром жирної кислоти рапсової олії.

Рисунок 2.17 – Порівняння емісії токсичних компонентів вихлопних газів двигуна 1НС.102, що живиться по черзі метиловим ефіром рапсової олії й ON, при різних частотах обертання двигуна [34]

Рисунок 2.18 – Емісія токсичних компонентів відпрацьованих газів, за тестом US-FTP 75 для двигуна, що живиться по черзі дизельним паливом й ефіром EMKOR [70]

 

 

Рисунок 2.19 – Порівняння емісії токсичних компонентів газів, що відробили, двигунів, що живлять по черзі метиловим ефіром рапсового масла й дизельним паливом [36]

 

З рис. Рисунок 2.12 й Рисунок 2.13 бачимо, що застосування метилового ефіру рапсової олії приводить до зниження емісії токсичних компонентів відпрацьованих газів, в основному СО, НС, твердих часток і сажі, але до збільшення емісії оксидів азоту в порівнянні із двигуном, що живиться дизельним паливом. Більш "чисті відпрацьовані гази" викидаються в атмосферу із двигуна, оснащеного передкамерою.

Якщо мова йде про емісії альдегідів і поліциклічних ароматичних вуглеводнів WWA, то на основі досліджень, проведених фірмами Фольксваген й Ауди [70], кількість емітованих альдегідів у двигунах, що працюють на ефірі OR, зростає у два рази, a WWA знижується майже у два рази в порівнянні з ON, при близькій витраті палива (рис. Рисунок 2.14).

Рисунок 2.20 – Порівняння емісії ненормованих компонентів відпрацьованих газів, і витрати палива за даними випробувань двигуна за дослідницьким тестом US-FTP 75 при живленні по черзі дизельним паливом і метиловим ефіром рапсової олії [50]

 

Рисунок 2.21 – Емісія специфічних альдегідів при 1500 [хв^–1] й 10% навантаженню двигуна MWMD-916-6, що живиться по черзі ON, EMKOR, OR й OS [50]

Рисунок 2.22 – Емісія альдегідів при 1500 [хв^–1] і повному навантаженню двигуна MWMD-916-6, що живиться по черзі ON, EMKOR, OR й OS [50]

 

З метою порівняння емісії ненормованих альдегідів у відпрацьованих газах, двигуна MWMD-916-6 V_s = 6,24 дм³, , N_emax = 74 кВт при об/хв, на рис. 1.15 й 1.16 представлені результати проведених досліджень.

У проведених дослідженнях двигун працював по черзі на дизельному паливі, ефірі EMKOR, рапсовому маслі й соєвому маслі. Максимальне значення емісії окремих специфічних альдегідів, що втримуються в газах, що відробили, отримано для двигуна, що живить рапсовим і соєвим маслами. Сумарна емісія ненормованих альдегідів була максимальної у випадку харчування двигуна рапсовим маслом.

Характерним є те, що при повнім навантаженні двигуна емісія всіх альдегідів значно знижується. Викликано це тим, що в камері згоряння двигуна при повнім навантаженні температура набагато вище, ніж у не-не-навантаженому двигуні. Більше висока температура в камері згоряння сприяє повному згорянню палива, тобто зниженню емісії продуктів неповного згоряння.

На мал. 1.16 й 1.17 представлені дані, отримані при установці окисного нейтралізатора, застосування якого знижує емісію специфічних альдегідів.

Рис.1.17.

 

Рисунок 2.23 – Емісія специфічних альдегідів у двигунах, обладнаних окисним нейтралізатором при 10% від повного навантаження двигуна 1500 [хв^–1] [2]

Рисунок 2.24 – Емісія специфічних альдегідів у двигунах оснащених окисним нейтралізатором при повнім навантаженні й п = 1500 [мин~ ] [2]

 

При навантаженні двигуна рівної 10% від повної (мал. 1.16), постаченого окисним нейтралізатором, отримано уравнивание емісії формальдегіду, оцтового альдегіду й акролеина/ацетону у двигунах, що живлять по черзі газойлем і метиловим ефіром кислоти рапсового масла (EMKOR). Наведена так само сумарна емісія специфічних альдегідів. Емісія інших речовин (4-8) була дуже низької при харчуванні всіма паливами.

Для того ж навантаження двигуна, але при харчуванні рапсовим маслом, сумарна емісія специфічних альдегідів й емісія окремих компонентів групи (1...8) були приблизно у два рази вище, ніж для двигуна, що живить дизельним паливом. Дуже цікаві результати були отримані при повнім навантаженні двигуна (мал. 1.17), додатково оснащеного окисним нейтралізатором. У цьому випадку емісія специфічних альдегідів для окремих компонентів була дуже малою. Сумарна емісія для рапсового масла була на 50% вище, ніж для дизельного палива; емісія для рапсового ефіру була приблизно у два рази вище, ніж для дизельного палива, і приблизно на 30% менше, ніж для EMKOR. При повнім навантаженні двигуна отримане зниження емісій у кілька разів окремих специфічних альдегідів і сумарної їхньої емісії, у порівнянні з 10%-ний навантаженням двигуна.

Висновки

На основі проведених досліджень [40, 41] і звіту UFOP (Union zur Forderung von Oel und Proteinpflanzen) [36] можна констатувати, що паливо EMKOR (метиловий ефір кислоти рапсового масла):

• впливає на гнучкість палива-проводів,

• впливає на автомобільну фарбу,

• забезпечує строк експлуатації моторного масла, приблизно такий же що при роботі на дизельному паливі,

• його можна застосовувати в порядку заміни з дизельного палива або як суміш із дизельним паливом у довільних пропорціях,

• застосовуючи чистий ефір при заміні дизельного палива, після пробігу 1000 км варто поміняти паливний фільтр,

• застосування ефіру не впливає на зношування двигуна (деякі двигуни мають пробіг 300 тис. км),

• застосування окисного нейтралізатора значно знижує емісію специфічних альдегідів двигуном, що живлять рослинними паливами, при повнім навантаженні.

Застосування рослинних палив сприяє розвитку нових технологій їхнього виробництва, у результаті чого виникнуть додаткові робочі місця. Крім цього, на заражених місцевостях, де заборонено вирощувати олійні рослини для вживання харчовою промисловістю, через зміст важких металів, можна вирощувати рослини для виробництва альтернативних палив.

Істотним позитивним явищем, пов'язаним із застосуванням рослинних палив, є те, що у випадку влучення їх у ґрунт, протягом трьох тижнів наступає їх биодеградация.

Саму більшу проблему становить ціна рослинних палив, У цей час ціни рослинних палив не є конкурентноздатними стосовно цін углеводородных палив. Тому застосування їх як моторне паливо вимагає введення певних державні дотації з метою зниження їхньої вартості.

Процес застосування рослинних палив як паливо у двигунах був підданий всебічним дослідженням. Останнім часом такі дослідження були проведені багатьма науковими центрами, у тому числі Політехнічними інститутами: Краківським, Познаньским, Лодзким, Лю-бельским, Щецинским, Вроцлавским і Радомским [9, 25, 40, 41, 42, 67], а також Інститутом авіації у Варшаві [71].