The depletion of oil fields and the deteriorating environmental situation leads to the need for the search of new alternative sources of energy. Actuality of the article due to the need for greater use of the alternative fuels in internal combustion engines is necessary. Fuels produced from vegetable oils and animal fats as advanced alternative fuels for diesel engines are considered. These fuels are produced from renewable raw materials and are characterized by good environmental qualities. Advantages of using fuels of vegetable origin as motor fuels are shown. Experimental research of diesel engine D-245.12S functioning on mixtures of diesel fuel and mustard oil of various percentage is given. One of the most wide spread vegetable oils in Russia is mustard oil. Possible ways of using mustard oil as fuel for a diesel engine are considered. An opportunity of improving characteristics of exhaust gases toxicity by using these mixtures as a fuel for automobile and tractor diesel engines is demonstrated.
diesel engine, petroleum diesel fuel, alternative fuel, vegetable oil, rapeseed oil, mustard oil, biofuel mixture
1. Введение
Альтернативные моторные топлива находят все большее применение на транспорте и в других областях экономики. Необходимость широкого использования альтернативных топлив обусловлена истощением мировых запасов нефти, нарастающим дефицитом нефтепродуктов и повышением цен на нефтяные моторные топлива. При этом альтернативные топлива отличаются большим разнообразием. Проводятся обширные исследования возможностей использования в дизельных двигателях топлива растительного происхождения, в частности, биотоплива, получаемого из растительных масел [1, 2]. Использование этих видов топлива позволит удовлетворить ужесточающиеся требования к токсичности отработавших газов (ОГ) двигателей [3].
Следует отметить, что в связи с поэтапным введением жестких норм на выбросы вредных веществ с ОГ дизелей транспортного и автотракторного назначения и необходимостью выполнить ограничения на токсичность их ОГ экологические показатели двигателей внутреннего сгорания становятся приоритетными. В настоящее время к нормируемым токсичным компонентам ОГ относятся оксиды азота NOx, монооксид углерода (угарный газ) CO, легкие газообразные несгоревшие углеводороды CHx и твердые частицы или дымность ОГ. Из нормируемых газообразных токсичных компонентов ОГ дизелей наиболее значимы оксиды азота NOх. Их доля в суммарных токсичных выбросах дизелей составляет от 30 до 80 % по массе и от 60 до 95 % по эквивалентной токсичности [3].
1. Markov V. A., Devyanin S. N., Markova V. V. Otsenka ekologicheskoy bezopasnosti silovykh ustanovok s dizel’nymi dvigatelyami [Assessment of the environmental safety of power plants with diesel engines]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in Technosphere]. 2014, I. 2, pp. 23–32.
2. Markov V. A., Markova V. V., Sivachev V. M., Sivachev S. M. Optimizatsiya sostava smesevogo biotopliva dlya dizel’nykh dvigateley [Optimization of the composition of the mix of biofuel for diesel engines]. Bezopasnost’ v tekhnosfere [Safety in Technosphere]. 2014, I. 6, pp. 19–30.
3. Markov V. A., Bashirov R. M., Gabitov I. I. Toksichnost’ otrabotavshikh gazov dizeley [The toxicity of the exhaust gases of diesel engines]. Moscow, MGTU im. N. E. Baumana Publ., 2002. 376 p.
4. Popel’ O.S., Fortov V. E. Vozobnovlyaemaya energetika v sovremennom mire [Renewable energy in the world today]. Moscow, MEI Publ., 2015. 450 p.
5. Fedorenko V. F., Sorokin N. T., Buklagin D. S., Mishurin N. P., Tikhonravov V. S. Innovatsionnoe razvitie al’ternativnoy energetiki [Innovative development of alternative energy]. Moscow, FGNU «Rosinformagrotekh» Publ., 2010. 348 p.
6. Markov V. A., Devyanin S. N., Zykov S. A., Gaydar S. M. Biotopliva dlya dvigateley vnutrennego sgoraniya [Biofuels for internal combustion engines]. Moscow, NITs «Inzhener» (Soyuz NIO) Publ., 2016. 292 p.
7. Kamenev V. F., Shatrov M. G., Terenchenko A. S., Karpukhin K. E. Teplovye dvigateli ustanovok elektroi teplosnabzheniya, ispol’zuyushchie biotopliva [Thermal engines installations electricity and heat using biofuels]. Moscow, MADI Publ., 2014. 92 p.
8. Vasil’ev I. P. Vliyanie topliv rastitel’nogo proiskhozhdeniya na ekologicheskie i ekonomicheskie pokazateli dizelya [Effect of plant fuels for environmental and economic performance of the diesel engine]. Lugansk, Vostochnoukrainskii universitet im. V. Dalya Publ., 2009. 240 p.
9. Markov V. A., Devyanin S. N., Semenov V. G., Shakhov A. V., Bagrov V. V. Ispol’zovanie rastitel’nykh masel i topliv na ikh osnove v dizel’nykh dvigatelyakh [The use of vegetable oils and fuels based on them in diesel engines]. Moscow, NITs «Inzhener» Publ., «Oniko-M» Publ., 2011. 536 p.
10. Morgan M. G., Dowlatabadi H. Energy Technology R@D Essential to Curb Global Warming // Environmental Science & Technology. 1997. Vol. 31. I. 12. P. 574A‑575A.
11. Godina E. D. Opredelenie teploty sgoraniya dizel’nogo smesevogo biotopliva iz soevogo masla [Determination of heat of combustion of diesel blends with biofuel from soy bean oil]. Vestnik Severo-Vostochnogo federal’nogo universiteta im. M. K. Ammosova [Herald of the North-Eastern Federal University. MK Ammosova]. 2013, V. 10, I. 5, pp. 25–29.
12. Ashpina O. Raps — kul’tura strategicheskaya [Rape — Strategic Culture]. Khimicheskiy zhurnal [The Chemical Journal]. 2005, I. 9, pp. 40–44.
13. Savel’ev G. S. Proizvodstvo i ispol’zovanie biodizel’nogo topliva iz rapsa [Production and use of biodiesel from rapeseed]. Moscow, GNU VIM Rossel’khozakademii Publ., 2007. 96 p.
14. Paronyan V. Kh. Tekhnologiya zhirov i zhirozameniteley [Technology of fats and fat substitutes]. Moscow, «DeLi print» Publ., 2006. 760 p.
15. Tyutyunnikov B. N., Gladkiy F. F., Bukhshtab Z. I., Mel’nik A.P., Butenev V. P. Khimiya zhirov [Chemistry fat]. Moscow, Kolos Publ., 1992. 448 p.
16. Kodeks «Alimentarius» (lat. «Prodovol’stvennyy kodeks»). Zhiry, masla i proizvodnye produkty [The Code “Codex Alimentarius” (lat. “Food Code”). Fats, oils and derivative products]. Moscow, «Ves’ mir» Publ., 2007. 68 p.
17. Ukhanov A. P., Ukhanov D. A., Golubev V. A. Perspektivy ispol’zovaniya biotopliva iz gorchitsy [Prospects for the use of biofuels mustard]. Vestnik Ul’yanovskoy gosudarstvennoy sel’skokhozyaystvennoy akademii [Bulletin of the Ulyanovsk State Agricultural Academy]. 2011, I. 1, pp. 88–92.
18. Ukhanov A. P., Ukhanov D. A., Shemelev D. S. Dizel’noe smesevoe toplivo [Diesel mixed fuel]. Penza, RIO Penzenskoy gosudarstvennoy sel’skokhozyaystvennoy akademii Publ., 2012. 147 p.
19. Niemi S. A., Illikanen P. E., Laiho V. O.K. A Tractor Engine Fueled with Mustard Seed Oil: Optimization, Emissions and Practical Experiences // SAE Technical Paper Series. — 1997. — I. 972724. — P. 11–25.
20. Niemi S. A., Hatonen T., Laiho V. O.K. Results from a Durability Test of a Mustard Seed Oil Driven Tractor Engine // SAE Technical Paper Series. — 1998. — № 982528. — P. 1–15.
21. Niemi S. A., Murtonen T. T., Lauren M. J., Laiho V. O.K. Exhaust Particulate Emissions of a Mustard Seed Oil Driven Tractor Engine // SAE Technical Paper Series. — 2002. — I. 2002–01–0866. — P. 1–12.
