Streszczenie: Wykorzystanie biopaliw jest jednym ze sposobów na zmniejszenie coraz bardziej widocznego szkodliwego wpływu silników wysokoprężnych na środowisko. Jednocześnie jest to również sposób na stopniowe zmniejszanie zależności od wyczerpujących się zasobów ropy naftowej. Obecnie poszukiwane są nowe źródła produkcji biodiesla. Autorzy niniejszego artykułu wyprodukowali estry z odpadów tłuszczu zwierzęcego, uzyskując biopaliwo, które może zasilać silniki wysokoprężne, jednocześnie uzyskując sposób na zagospodarowanie niepotrzebnych odpadów. Aby było to możliwe, konieczne jest potwierdzenie możliwości wykorzystania takiego biopaliwa do zasilania silników z zapłonem samoczynnym. W tym celu konieczne jest przeprowadzenie badań eksperymentalnych na hamowni silnikowej. Wyniki takich badań pozwoliły na określenie wpływu takich estrów na parametry procesu spalania, co było celem autorów niniejszej pracy. W celu określenia wpływu tego biopaliwa na parametry procesu spalania zarejestrowano wykresy indykatorowe przebiegu ciśnienia w cylindrze silnika. Na ich podstawie sporządzono charakterystyki wydzielania ciepła i określono ich najważniejsze wskaźniki. Dodatkowo wyznaczono parametry wykresów indykatorowych, takie jak ciśnienie maksymalne i stopień jego narastania w trakcie procesu spalania. Testy te przeprowadzono na silniku o zapłonie samoczynnym Perkins 1104D-E44TA, który jest szeroko stosowany w budownictwie, a także w rolnictwie. Aby móc porównać te wyniki z olejem napędowym, te same testy, w tych samych warunkach, przeprowadzono przy zasilaniu silnika olejem napędowym. Warto zaznaczyć, że testowane estry zostały wyprodukowane przy użyciu reaktora zaprojektowanego i zbudowanego przez jednego ze współautorów niniejszej publikacji. Reaktor ten wykorzystywany jest do nieprzemysłowej produkcji biopaliw z olejów różnego pochodzenia. Badania wykazały, że zasilanie silnika estrami powoduje wzrost maksymalnego zużycia paliwa o około 15%. Zależy to od obciążenia i prędkości obrotowej. Wykresy indykatorowe i ich analiza wykazały, że zasilanie silnika estrami przy niższych obciążeniach skutkuje wyższymi maksymalnymi ciśnieniami spalania, w zależności od obciążenia silnika, w porównaniu do wartości oleju napędowego maksymalnie o około 10%. Obliczone wartości stopnia wzrostu ciśnienia podczas procesu spalania wykazały, że zasilanie silnika estrami przy większości obciążeń powoduje wzrost maksymalnie o 40%. Dotyczy to w szczególności prędkości obrotowej 2200 obr/min. W przypadku parametrów związanych z charakterystyką wydzielania ciepła zależność jest odwrotna, a zasilanie silnika estrami w porównaniu z olejem napędowym skutkuje wyższymi maksymalnymi ilościami i szybkościami wydzielania ciepła. Wartości te są wyższe dla estrów od 20 do 40%. Ponadto procentowe spalanie dawki paliwa potwierdziło informacje znalezione w innych publikacjach, że zasilanie silnika biopaliwami powoduje szybsze spalanie w porównaniu z olejem napędowym.
Abstract: The use of biofuels is one way to reduce the increasingly visible harmful effects of diesel engines on the environment. At the same time, it is also a way to gradually reduce dependence on depleting oil resources. New sources for biodiesel production are currently being sought out. The authors of this article have produced esters from animal fat waste, obtaining a biofuel that can power diesel engines while obtaining a way to manage unnecessary waste. For this to be possible, it is necessary to confirm the possibility of using such biofuel to power compression ignition engines. To this end, it is moribund to conduct experimental tests on an engine dynamometer. The results of such studies made it possible to determine how such esters affect the parameters of the combustion process, which was the goal of the authors of this paper. In order to determine the effect of this biofuel on the parameters of the combustion process, indicator graphs of the pressure course in the engine cylinder were recorded. On their basis, heat release characteristics were drawn up and their most important indicators were determined. In addition, the parameters of the indicator charts were determined, such as the maximum pressure and the degree of its build-up during the combustion process. These tests were carried out on a Perkins 1104D-E44TA compression ignition engine, which is widely used in the construction industry as well as in agriculture. In order to be able to compare these results with diesel fuel, the same tests, under the same conditions, were carried out while feeding the engine with diesel fuel. It is worth noting that the tested esters were produced using a reactor designed and built by one of the co-authors of this publication. This reactor is used for the non-industrial production of biofuels from oils of various origins. Studies have shown that feeding the engine with esters results in an increase in the maximum fuel consumption of about 15%. This is dependent on the load and speed. Indicator graphs and their analysis indicated that feeding the engine with esters at lower loads results in higher maximum combustion pressures, depending on the engine load, compared to diesel fuel values by a maximum of about 10%. The calculated values of the degree of pressure increase during the combustion process showed that feeding the engine with esters at most loads results in an increase of up to 40% maximum. This is especially the case for a speed of 2200 rpm. In the case of parameters related to heat release characteristics, the relationship is the opposite, and feeding the engine with esters compared to diesel fuel results in higher maximum amounts and rates of heat release. These values are higher for esters from 20 to 40%. In addition, the percentage burnout of the fuel dose confirmed the information found in other publications that feeding the engine with biofuels causes faster combustion compared to diesel.
Pełny tekst 
DOI