Zkoušky paliva s vysokým obsahem HVO na motorech. Nová paliva pro vznětové motory, 8. června 2017

Transkript

1 Zkoušky paliva s vysokým obsahem HVO na motorech Nová paliva pro vznětové motory, 8. června 2017

2 Úvod HVO (hydrogenovaný rostlinný olej) alternativa klasické motorové naftě pro použití ve spalovacích motorech připravovaná legislativa umožní přidat do motorové nafty HVO v množství až 30%obj. (HVO30) Směs motorové nafty s 30% (HVO30), resp. HVO100 publikována řada zahraničních studií pozitivní vliv HVO a jeho směsí na» výkonové parametry motorů» sledované emise výfukových plynů provedeny zkoušky a měření laboratorním jednoválcovém motoru (CVUM Roztoky) standardním plnorozměrném vznětovém motoru 2

3 Použitá paliva standardní motorová nafta splňující EN ISO 590 jako etalon a základní palivo vzorek č směs 30% biopaliva HVO se standardní motorovou naftou splňující EN ISO 590 vzorek č biopalivo HVO 100% vzorek č

4 Rozbory paliv 4

5 Motory Vznětový jednoválec AVL Typ laboratorní motor vrtání / zdvih 85 x 90 mm, kompresní poměr 16:1 (maximální spalovací tlak 150 bar) programovatelná řídicí jednotka AVL RPEMS externí zařízení AVL udržování konstantního tlaku a teploty oleje a chladicí kapaliny externí zařízení AVL konstantní plnicí tlak a teplota nasávaného vzduchu není vybaven zařízením pro úpravu výfukových plynů (tedy bez oxidačního katalyzátoru, filtru pevných částic, ani zpětným vedením výfukových plynů do spalovacího prostoru EGR) 5

6 Vznětový jednoválec AVL 6

7 Motory VW 2,0 l 125 kw TDI CR čtyřdobý, řadový, vznětový, celohliníkový čtyřválcový motor s rozvodem 2x OHC se čtyřventilovou mechanikou, objem motoru cm 3, Mt max 350 Nm / min -1, Euro 5 J, CO 2 emise116 g/km přímé vstřikováním paliva common rail (systém čerpadlo tryska), přeplňovaný turbodmychadlem (s proměnnou geometrií lopatek) s mezichladiči výfukových plynů a nasávaného vzduchu a stavitelnými elektronicky řízenými regulačními klapkami v sacím potrubí standardní řídicí jednotka fy BOSCH typu EDC17 sériové provedení s oxidačním katalyzátorem, filtrem pevných částic (DPF) a systémem recirkulace spalin (EGR) 7

8 VW 2,0 l 125 kw TDI CR 8

9 Metodiky měření Vznětový jednoválec AVL Typ dvanáct kombinací otáček a zatížení motoru pokrývající nejčastěji využívané provozní body motoru základem je cyklus WHSC světový harmonizovaný cyklus VW 2,0 l 125 kw TDI CR dvacet čtyři kombinací otáček a zatížení motoru vychází z úplné křivky motoru, úrovně otáček v rozmezí od do min -1 s krokem otáček 500 min -1 ; a zatížením odpovídajícím hodnotám polohy pedálu akcelerátoru pro úrovně 25 %, 50 %, 75 a % 100 % točivého momentu Měření v automatickém režimu, měřeny a zaznamenány výkonové, teplotní a tlakové parametry motoru, měrná spotřeba paliva 9

10 Metodiky měření 10

11 Energetické parametry motor AVL Střední indikovaný výkon motoru v cyklu WHSC 11

12 Energetické parametry motor VW Výkonové parametry při 100% zatížení 12

13 Energetické parametry motor AVL Střední měrná indikovaná spotřeba v cyklu WHSC 13

14 Energetické parametry motor VW Měrná spotřeba paliva při 25% a 50% zatížení 14

15 Energetické parametry motor VW Měrná spotřeba paliva při 75% a 100% zatížení 15

16 Závěry Energetické parametry Motor AVL patrný růst indikovaného výkonu Pi se zvyšující se koncentrací HVO v palivu; HVO100 nárůst o 4,53% Motor VW nárůst výkonu se zvyšující se koncentrací HVO je patrný při vyšším zatížení, HVO100 nárůst do 3% při 100% zatížení Měrná spotřeba paliva Motor AVL příznivý vliv zvyšující se koncentrace HVO na snížení měrné spotřeby paliva; HVO100 pokles o 4,5% Motor VW HVO30 nižší o cca 2% ve všech režimech HVO100 při nižším zatížením je vyšší pokles měrné spotřeby; při P 25% pokles o 4 9%; P 100% pokles 5 7% 16

17 Emisní parametry CO motor AVL Měrná střední emise oxidu uhelnatého 17

18 Emisní parametry CO 2 motor AVL Měrná střední emise oxidu uhličitého 18

19 Emisní parametry CO 2 motor VW Emise oxidu uhličitého při 25% a 50% zatížení 19

20 Emisní parametry CO 2 motor VW Emise oxidu uhličitého při 75% a 100% zatížení 20

21 Emisní parametry NO X motor AVL Měrná střední emise oxidů dusíku 21

22 Emisní parametry NO X motor VW Emise oxidů dusíku při 25% a 50% zatížení 22

23 Emisní parametry NO X motor VW Emise oxidů dusíku při 75% a 100% zatížení 23

24 Emisní parametry HC motor AVL Měrná střední emise nespálených uhlovodíků 24

25 Emisní parametry HC motor VW Emise nespálených uhlovodíků při 25% a 50% zatížení 25

26 Emisní parametry HC motor VW Emise nespálených uhlovodíků při 75% a 100% zatížení 26

27 Emisní parametry PM motor AVL Měrný střední počet částic 27

28 Emisní parametry PM motor AVL Měrná střední hmotnostní koncentrace částic 28

29 Emisní parametry opacita motor AVL Střední opacita spalin 29

30 Emisní parametry absorpce k motor VW Hodnoty součinitele absorpce k při 25% a 50% zatížení 30

31 Emisní parametry absorpce k motor VW Hodnoty součinitele absorpce k při 75% a 100% zatížení 31

32 Závěry Emise Motor AVL jednoznačně pozitivní vliv zvyšující se koncentrace HVO v palivu (CO, CO2, NOx); kouřivost a množství emitovaných částic, velikost částic HVO100 splňuje limit HC pro Euro 6 pro cyklus WHSC i bez dodatečné úpravy spalin (limit je 130 mg/kwh) Motor VW potvrzení výsledků při měření na motoru AVL výrazně lepší výsledky při poklesu NOx u paliva HVO100 součinitel absorpce k při všech režimech pod 0,05 (k výrobcem stanovené hodnotě 0,4 jsme se při měření nepřiblížili) diskutabilní výsledky měření HC 32

33 Zanášení filtru pevných částic DPF Měření zanesení filtru pevných částic využita možnost diagnostického SW řídicích jednotek výpočet zanesení ověřen vážením DPF konstantní ustálený režim 1600 min -1 75% zatížení 1 hodina běhu motoru 18 g zanesení pasivní regenerace DPF 33

34 Otáčky [1/min], Mt [Nm], Vf [ C], spotřeba [l/h], pedál akceler [%] Zanesení DPF [g] Zanášení filtru pevných částic DPF Zanesení DPF - palivo NM standard - měření č EnginRPM [1/min] EnginTorqu [Nm] ExhauGasTempeSenso1 [ C] ExhauGasTempeSenso3 [ C] ExhauGasTempeSenso4 [ C] AccelPedalPosit [%] PartiFilteCalcuSootMass [g] FuelConsu [l/h] Doba testu [s] 34

35 Zanášení filtru pevných částic DPF 35

36 Otáčky [1/min], Mt [Nm], Vf [ C], spotřeba [l/h], pedál akceler [%] Zanesení DPF [g] Zanášení filtru pevných částic DPF Zanesení DPF - palivo NM + 30% rostlinného oleje Bod spuštění pasivní regenerace DPF (při 18 g) Doba testu [s] EnginRPM [1/min] EnginTorqu [Nm] AccelPedalPosit [%] ExhauGasTempeSenso1 [ C] ExhauGasTempeSenso3 [ C] ExhauGasTempeSenso4 [ C] PartiFilteCalcuSootMass [g] FuelConsu l/h 36

37 Akustická měření 37

38 Akustická měření 1611 akcelerace otáčky min -1 / 100% zatížení 38

39 Akustická měření 1610 akcelerace otáčky min -1 / 100% zatížení 39

40 Max. úroveň hluku [db] pro frekv. okno Hz Akustická měření 95 93, , ,7 90, ,8 84, % zatížení 50% zatížení 75% zatížení 100% zatížení akcelerace otáčky min -1 40

41 Práce provedeny v rámci projektu Ministerstva zemědělství ČR NAZV QJ Děkuji za pozornost SGS Czech Republic, s.r.o. Divize paliv a maziv U Trati Praha 10 41