Studies on Heavy Duty Engine Fuel Alternatives

Julkaisun otsikon käännös: Tutkimuksia vaihtoehtoisista polttoaineista työkonemoottoreihin

Teemu Sarjovaara

    Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

    Abstrakti

    Tämän väitöstutkimuksen tavoitteena oli vertailla työkonemoottoreiden vaihtoehtoisia polt- toaineita. Tutkimus keskittyi kahteen uusiutuvaan polttoainevaihtoehtoon: vetykäsiteltyyn kasviöljyyn (HVO) sekä etanoliin. Nämä kaksi polttoainetta edustavat erilaisia lähestymis- tapoja haasteeseen korvata fossiiliset polttoaineet uusiutuvilla, mutta samalla ne myös edus- tavat ja todentavat polttoainevaihtoehtojen laajaa kirjoa. HVO:ta voidaan käyttää nykyisissä moottoreissa ilman teknisiä muutoksia, mutta etanolin käyttö vaati merkittäviä muutoksia moottoritekniikkaan. Tässä tutkimuksessa etanolia käytettiin hyödyntämällä kaksoispoltto-ainepalamista (engl. dual-fuel), jossa etanoli ruiskutettiin moottorin imusarjaan esisekoittu-neen ja homogeenisen seoksen muodostamiseksi. Etanoli sytytettiin ruiskuttamalla diesel-polttoainetta moottorin sylinteriin lähellä yläkuolokohtaa. Tutkimuksen HVO osuudessa päähuomio oli typen oksidi (NOx) ja hiukkaspäästöissä (PM), mitkä molemmat pienenivät tutkimuksissa - HVO:n parafiinisen rakenteen ja korkean setaani-luvun ansiosta. Erityisen huomionarvoista tuloksissa oli, että HVO:lla NOx- ja PM-päästöt laskivat yhtäaikaisesti, mikä poikkeaa tyypillisestä fossiilisella dieselillä havaittavasta kään-teisestä korrelaatiosta. Tutkimuksissa havaittiin myös, että moottoriparametrien (ruikutus-ajoitus, pakokaasujen takaisin kierrätys ja imuvent-tiilin ajoitus) uudelleen kalibroinnilla, PM- ja NOx-päästöt laskivat entisestään HVO:ta käytettäessä. Hiukkaspäästöjen voimakkaasta vähentymisestä huolimatta, hiukkasten rakenteessa ei havaittu eroa- vaisuuksia HVO:n ja fossiilisen dieselin välillä. Etanolikaksoispolttoaine tutkimuksessa käytettiin sekä puhdasta etanolia että E85 seosta, jossa on 85% etanolia ja 15% bensiinin kaltaisia hiilivetyjä. Pääpainopiste oli konseptin sovel-tuvuustutkimuksessa - erityisesti pakokaasupäästöjen ja etanoli energiaosuuden kannalta. Tutkimuksissa maksimi- etanoliosuus vaihteli välillä 30-90%, riippuen moottorin kuormapis-teestä. Osuutta rajoittavat suuri sylinteripaineen kulmakerroin sekä dieselsuuttimen mini-miruiskutusannos. Tutkimuksissa etanolikaksoispolttoainepalamiselle ominaista oli hiilimo-noksidi- ja hiilivetypäästöjen voimakas nousu. Tutkimuksessa verrattiin kahta uusiutuvaa vaihtoehtoista polttoainetta, joiden ominaisuudet ja tekninen kypsyysaste erosivat merkittävästi. HVO on jo kaupallinen tuote, sitä voidaan käyt-tää olemassa olevissa moottoreissa ja sillä saavutetaan selkeitä hyötyjän pakokaasupäästöissä. Etanolikaksois-polttoainepalaminen, selkeästä potentiaalista huolimatta, vaatii vielä pitkäl-listä tutkimusta ja kehitystä, ennen sen mahdollista kaupallistammista. HVO:n etuna on myös, että se soveltuu olemassa olevaan dieselpolttoaineen jakelujärjestelmään toisin kuin etanoli, jolle ei ole olemassa jakelujärjestelmää suurimmassa osassa maita.
    Julkaisun otsikon käännösTutkimuksia vaihtoehtoisista polttoaineista työkonemoottoreihin
    AlkuperäiskieliEnglanti
    PätevyysTohtorintutkinto
    Myöntävä instituutio
    • Aalto-yliopisto
    Valvoja/neuvonantaja
    • Larmi, Martti, Vastuuprofessori
    • Larmi, Martti, Ohjaaja
    Kustantaja
    Painoksen ISBN978-952-60-6560-1
    Sähköinen ISBN978-952-60-6561-8
    TilaJulkaistu - 2015
    OKM-julkaisutyyppiG5 Artikkeliväitöskirja

    Tutkimusalat

    • vaihtoehtoiset polttoaineet
    • työkonemoottori
    • vetykäsitelty kasviöljy
    • etanoli

    Sormenjälki

    Sukella tutkimusaiheisiin 'Tutkimuksia vaihtoehtoisista polttoaineista työkonemoottoreihin'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

    Siteeraa tätä