Vliv alkoholových paliv na výkonové a emisní parametry vznětových motorů

Bc. Pavel Majtán

Diplomová práce

Impact of alcohol fuels on performance and emission parameters of diesel engines

Anotace:

Bezemisní automobilový průmysl je cílem moderního světa, ve kterém budou hrát udržitelné zdroje velkou roli. Výzkumy se zaměřují na využitelnost a efektivitu alternativních (bio)paliv, jejichž vlastnosti se pokouší co nejvíce přizpůsobit palivům fosilním. Obnovitelné zdroje energie jsou nevyhnutelnou součástí budoucnosti. Alkoholová paliva jsou považována za možnou alternativu k fosilním palivům a mohla by být cestou ke snížení světové závislosti na těchto neobnovitelných zdrojích. Cílem této diplomové práce je stanovit vliv butanolu jako příměsi v motorové naftě na chod vznětového motoru, a to v rámci výkonových parametrů, spotřeby paliva a množství emisí pevných částic a skleníkových plynů. V rámci diplomové práce byla v laboratoři Katedry jakosti a spolehlivosti strojů na Technické fakultě České zemědělské univerzity v Praze experimentálně měřena tři butanolová paliva B10, B20 a B30 a porovnávána s motorovou naftou jako referenčním palivem. Měření probíhalo na traktoru Zetor Forterra 8641 s řadovým čtyřdobým motorem Zetor 1201, jenž byl zatížen dynamometrem. Jednotlivá paliva byla testována při 50, 75 a 100% zatížení motoru. Z výsledků podrobně popsaných v 5. kapitole vyplývá, že výkonové parametry paliva s 30% příměsí butanolu jsou přibližně o 10 % nižší v porovnání s čistou motorovou naftou. Při 50% zatížení motoru byla spotřeba paliva nižší ve prospěch butanolových paliv, nicméně při vyšším zatížení motoru existuje přímá úměrnost mezi koncentrací butanolu v naftě a spotřebou paliva. Při plném zatížení motoru byla naměřena spotřeba B30 o 29,6 % vyšší než u D100. V počtu PM vykazoval butanol pozitivní efekt, nicméně emise skleníkových plynů se pohybovaly na stejných či vyšších hodnotách v porovnání s D100.

Abstract:

An emission-free automotive industry is the goal of the modern world, in which sustainable resources will play a big role. Research is focused on the usability and effectiveness of alternative (bio)fuels and aims to adapt properties of biofuels to fossil fuels as closely as possible. Renewable energy sources are an inevitable part of our future. Alcohol fuels are considered a possible alternative to fossil fuels and could be a way to reduce the world's dependence on these non-renewable resources. The aim of this diploma thesis is to determine the effect of butanol as an additive in diesel fuel on the operation of a diesel engine, within the framework of performance parameters, fuel consumption and the amount of emissions of solid particles and greenhouse gases. As part of the thesis, three butanol fuels B10, B20 and B30 were experimentally measured in the laboratory of the Department of Quality and Dependability of Machines at the Faculty of Engineering of the Czech University of Life Sciences in Prague and compared with diesel fuel as a reference fuel. The measurement was realized on a Zetor Forterra 8641 tractor with a Zetor 1201 in-line four-stroke engine, which was loaded by a dynamometer. Individual fuels were tested at 50, 75 and 100% engine load. The results described in detail in Chapter 5 show that the performance parameters of fuel with 30% butanol admixture are approximately 10% lower compared to pure diesel fuel. At 50% engine load, fuel consumption was lower in favour of butanol fuels, however, at higher engine loads, there is a direct correlation between diesel butanol concentration and fuel consumption. At full engine load, the consumption of the B30 was measured to be 29.6% higher than consumption of D100 fuel. In the number of PM, butanol showed a positive effect, however, greenhouse gas emissions ranged at the same or higher values compared to D100.

Klíčová slova

motorová nafta, alkoholová paliva, Vznětový motor

Keywords

diesel fuel, Diesel engine, alcohol fuels

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 25. 3. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 18. 5. 2023
• Vedoucí: prof. Ing. Martin Pexa, Ph.D.
• Oponent: Jakub Čedík, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Technická fakulta

Magisterský studijní program:
Inženýrství údržby