Зниження вуглецевого сліду дизелів шляхом застосування палива рослинного походження

Abstract

У статті розглянуто вплив застосування альтернативних палив рослинного походження на енергоефективність, екологічні показники та процеси згоряння в автотракторному дизелі. Актуальність теми зумовлена потребою зниження вуглецевого сліду дизельних двигунів у контексті посилення вимог до викидів парникових газів, підвищення енергетичної незалежності та забезпечення паливної автономності критичних секторів економіки. Основну увагу приділено оцінці експлуатаційних характеристик дизеля при роботі на паливних сумішах, що містять метилові ефіри жирних кислот (FAME) та гідроочищену рослинну олію (HVO), у порівнянні з традиційним дизельним паливом нафтового походження. Проведено огляд фізико-хімічних властивостей зазначених палив, зокрема: густини, питомої нижчої теплоти згоряння, цетанового числа, в’язкості, температури спалахування, вмісту кисню, співвідношення маси вуглецю до водню. Роз-глянуто конструктивно-технологічні обмеження на їх застосування у сучасних дизелях. Виконано оцінку ефективності внутрішнього кисню у FAME у процесі згоряння на основі аналізу хімічної структури, термічної стабільності ефірних груп та кінетичних умов у камері згоряння. Математичне моделювання робочого процесу дизеля 4ЧН10,7/12,4 здійснено у програмному комплексі Blitz-PRO з використанням реальних властивостей сумішей та розрахункових параметрів паливної апаратури.

The article considers the impact of the use of alternative fuels of plant origin on energy efficiency, environmental perfor-mance and combustion processes in a motor-tractor diesel engine. The relevance of the topic is due to the need to reduce the car-bon footprint of diesel engines in the context of tightening requirements for greenhouse gas emissions, increasing energy inde-pendence and ensuring fuel autonomy of critical sectors of the economy. The main attention is paid to the evaluation of diesel engine performance when running on fuel mixtures containing fatty acid methyl esters (FAME) and hydrogenated vegetable oil (HVO) in comparison with traditional petroleum diesel fuel. A review of the physicochemical properties of these fuels, in partic-ular: density, specific lower heating value, cetane number, viscosity, flash point, oxygen content, and carbon-to-hydrogen mass ratio, was carried out. Design and technological limitations on their use in modern diesel engines are discussed. The efficiency of internal oxygen in FAME in the combustion process is evaluated based on the analysis of the chemical structure, thermal stability of ester groups, and kinetic conditions in the combustion chamber. The mathematical modeling of the 4CHN10.7/12.4 diesel engine's operating process was carried out in the Blitz-PRO software package using the real properties of the mixtures and the calculated parameters of the fuel equipment.