21.3.2012
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Dizelski motor:
Seminar
UPORABA RASTLINSKEGA OLJA ZA POGON
VOZIL
Mag. Tone Godeša
Potrebne spremembe na
dizelskih motorjih za pogon
na rastlinska olja
Originalni Diesel-ov
motor iz leta 1897
Ljubljana, 13.3.2012
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Dizelski motor:
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Gorivo za dizelske motorje:
Volumen valja se napolni popolnoma s samim zrakom (delno z zrakom in
gorivom)
Zrak se stisne na 15 – 23 (7 – 12) krat manjši volumen
Pri tem doseže tlak od 15 – 40 (8 – 13) bar
Temperatura naraste na 700 do 900 °C (300 – 600 °C)
Vbrizg goriva se začne 30 – 10 °(30 – 5 °) pred ZMT
Razpršeno gorivo se najprej upari, zmeša z zrakom in nato vžge
Gorivo se tekom gorenja kontrolirano dodaja
Pri tem nastane tlak od 40 – 120 (30 – 60) bar
Po ekspanziji je temperatura dimnih plinov od 500 – 600 °C (700 – 1000°C)
Neobnovljivi viri
fosilnega oz.
mineralnega izvora
Obnovljivi viri:
biomasa – tekoča biogoriva
Rastlinsko olje
Plinsko olje
Obdelava
Sodoben dizel
motor s skupnim
vodom
1
21.3.2012
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Gorivo
Viskoznost goriva za dizelske motorje:
Mineralno dizelsko
Biodizel
Rastlinsko olje
Energijska
vrednost
43,1 MJ/kg
35,87 MJ/l
37,1MJ/kg
32,65 MJ/l
37,6 MJ/kg
34,59 MJ/l
Oljni
ekvivalent
1 kg
1l
0,86 kg
0,91 l
0,87 kg
0,96 l
Gostota
0,83 kg/l
0,88 kg/l
0,92 kg/l
Viskoznost
(20°C)
5 mm2/s
7,5 mm2/s
74 mm2/s
50
56
40
80°C
120°C
317°C
Cetansko
število
Plamenišče
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Zakaj ne moremo uporabiti rastlinskega olja
brez obdelave?
v hladnem vremenu
- Mašenje in zlepljenje filtrov, cevi in šob
- Klenkanje motorja
- Ogljikove obloge na šobah, batih in glavi motorja
- Povečana obremenitev (obraba) črpalk in šob
- Polimerizacija motornega olja
Predelano gorivo
Biodizel
- Otežen zagon
Rastlinsko olje
Do 50 %
Nepredelan motor
Nepredelano gorivo
Mešanje z
dizelskim
gorivom ali
biodizlom
Olje
Gorivo za dizelske motorje:
Dograditev motorja
2
21.3.2012
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Transestrifikacija olja Biodizel
1. Naprave za procesiranje
2. Reagenti: Alkohol (metilni, etilni) +
katalizator (NaOH, KOH)
3. Voda
4. Energija
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Uporaba biodizla
- Biodizel mora
izpolnjevati zahteve standarda EN 14214
- Uporaben v vsakem dizelskem motorju brez predelave
- Preveriti odpornost gumastih delov (cevi, tesnila) na
biodizel
- Po začetku uporabe kmalu zamenjati filter goriva
Mešanje biodizla z mineralnim dizelskim gorivom.
Že majhen delež biodizla močno izboljša mazalne
sposobnosti goriva!
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Uporaba rastlinskega olja
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
DIN V 51605 Goriva za motorje na rastlinsko olje – Ogrščično olje
Zahteve in postopki preskusov
Lastnost
Enota
Izgled
- Olje
mora izpolnjevati zahteve standarda DIN 51605
- Motor mora biti izdelan ali prilagojen za uporabo
rastlinskega olja
Mejna vrednost
Min.
Maks.
Brez nečistoč,
sedimentov in
proste vode
Gostota (15°C)
Kg/m3
900
Vnetišče
Kurilnost
Kinematična viskoznost (40°C)
Cetansko število
Ostanki ogljika
Jodno število
Vsebnost žvepla
Skupne nečistoče
Kislinsko število
Oksidacijska stabilnost (110°C)
Vsebnost fosforja
Vsebnost pepela
Vsebnost vode
Skupna vsebnost magnezija in
kalcija
°C
kJ/kg
mm2/s
220
36000
930
36
39
% (m/m)
g/100g
mg/kg
mg/kg
mg KOH/g
h
mg/kg
% (m/m)
% (m/m)
mg/kg
95
0,4
125
10
24
2,0
6,0
12
0,01
0,075
20
Preskusna metoda
DIN EN ISO 3675 ali
DIN EN ISO 12185
DIN EN 2719
DIN 51900 -1, -2, -3
DIN EN ISO 3104
S 5.5 standarda
DIN EN ISO 10370
DIN EN 14111
DIN EN ISO 20884 ali DIN EN ISO 20846
DIN EN 12662
DIN EN 14104
DIN EN14112
DIN EN 14107
DIN EN ISO 6245
DIN EN ISO 12937
E DIN EN 14538
3
21.3.2012
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Motorji oz. vozila izdelana za uporabo
rastlinskega olja kot goriva
Diesel-ov motor
leta 1900 na
razstavi v Parizu
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Eicher Wotan 3108
Prototip predstavljen 1989 na
sejmu Agritechnica
3 – cilinderski Elsbett motor z
del. prostornino 3,9 l in močjo
108 PS
Elsebett motor 1975
- Posebno oblikovan bat
- Hlajenje motorja z oljem
- Poseben sistem vbrizga goriva –
samočistilne šobe in postavitev dveh
šob tangencialno na bat, zato krajši
čas vbrizga
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Schlüter Bio Trac 1700 LS
Traktor je poganjal 4 cilinderski
turbo motor DMS
(Dieselmotorenwerk Schönebeck)
s hladilnikom polnilnega zraka z
močjo 170 PS. Za gorivo je lahko
uporabljal rastlinsko olje, biodizel
ali dizelsko gorivo. Izdelan je bil
leta 1992/93. Ker je motor
povzročal precej vibracij, je bila
proizvodnja opuščena.
Rezervoar 300 l olja, 35 l plinskega
olja.
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Deutz motorji
TCD2012 in TCD2013 s
skopnim vodom.
Sistem dveh
rezervoarjev z
avtomatiko za preklop
D2 – olje.
Garancija 24 mes.
Ogrščično olje po
standardu:
DIN V51605.
Tak motor je vgrajen v traktorjih
Namesto D2 se lahko
AGCO Fendt (FENDT 820 Vario
uporablja B100 po EN
Greentec) in DEUTZ-Fahr (Agrotron
14214.
Natural Power).
4
21.3.2012
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Dograditev motorja s sistemom za
segrevanje goriva
Dejavniki, ki vplivajo na odločitev za predelavo:
• Direkten ali indirekten vbrizg goriva
• Tip visokotlačne črpalke oz. sistema
vbrizgavanja goriva
• Temperature okolice v kateri bo motor deloval
• Vrsta in kakovost olja
• Način krmiljenja vbrizga
S segrevanjem olja:
- zmanjšamo viskoznosti
- izboljšamo razpršitev ob
vbrizgu v zgorevalni
prostor
- preprečimo nastajanje
oblog na šobah in batih
motorja
Vrtilna frekvenca motorja 500
o/min, 1,5 ms po začetku vbrizga
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Način vbrizga goriva
Priporočljivo
dvigniti tlak
vbrizga za 5 %.
Uporabljati olje
samo pri
obremenjenem
motorju.
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Tip črpalke
Sistem ni primeren za uporabo na motorjih z
Lucas/CAV visokotlačnimi radialno batnimi
črpalkami.
5
21.3.2012
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Naloge elementov dograjenega sistema za
uporabo rastlinskega olja:
Primerne so vrstne in aksialno batne
črpalke sistema BOSCH, črpalkašoba in skupni vod
- Zaloga - rezervoar
- Dovod
- Filtriranje
- Segrevanje
- Krmiljenje toka
- Povratek
- Odzračevanje
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Potrebna moč za segrevanje olja
Potrebna moč za segrevanje olja [W]
Urna poraba goriva pri nazivni obremenitvi motorja [kg/h]
Moč
motorja
[kW]
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
Poraba goriva
[kg/h]
Specifična poraba goriva [g/kWh]
160
6,4
8,0
9,6
11,2
12,8
14,4
16,0
17,6
19,2
20,8
22,4
24,0
180
7,2
9,0
10,8
12,6
14,4
16,2
18,0
19,8
21,6
23,4
25,2
27,0
200
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
22,0
24,0
26,0
28,0
30,0
220
8,8
11,0
13,2
15,4
17,6
19,8
22,0
24,2
26,4
28,6
30,8
33,0
240
9,6
12,0
14,4
16,8
19,2
21,6
24,0
26,4
28,8
31,2
33,6
36,0
260
10,4
13,0
15,6
18,2
20,8
23,4
26,0
28,6
31,2
33,8
36,4
39,0
280
11,2
14,0
16,8
19,6
22,4
25,2
28,0
30,8
33,6
36,4
39,2
42,0
Temperaturna razlika [°C]
60
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
70
67
133
200
267
333
400
467
533
600
667
733
800
78
156
233
311
389
467
544
622
700
778
856
933
80
89
178
267
356
444
533
622
711
800
889
978
1067
90
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
6
21.3.2012
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Sistem enega rezervoarja
Sistem enega rezervoarja
Komponente
za predelavo
firme Elsbett
+ posebne vbrizgalne šobe
+ močnejše žarilne svečke
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Sistem enega rezervoarja
Prednosti:
+ ni izgube prostora za dodatni rezervoar, cevi
in krmilne elemente
+ uporablja se lahko katerokoli gorivo (D2, olje,
biodizel in njihove mešanice)
+ ni potrebno preklapljati med enim in drugim
gorivom – primerno tudi za kratke čase
delovanja
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Sistem dveh rezervoarjev
Slabosti:
- ob hladnem vremenu je potrebno olju
primešati mineralno dizelsko gorivo ali biodizel
za zmanjšanje viskoznosti
- večja verjetnost nastanka oblog na šobah in
mešanja goriva z mot. oljem
7
21.3.2012
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Sistem dveh rezervoarjev
Sistem dveh rezervoarjev
Prednosti:
+ sistem dobro deluje tudi ob hladnem vremenu
+ kadarkoli lahko preklopimo na D2
+ manj mešanja goriva z mot. oljem
+ v neugodnih del. pogojih (zagon, prosti tek,
majhne obr.) uporabimo D2
+ manj oglj. oblog na šobah, ventilih in batih
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Sistem dveh rezervoarjev
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Dodatno ogrevanje visokotlačnih cevi od
črpalke do šob.
Slabosti:
- več sestavnih delov – večja možnost okvar
- potreben prostor za dodatni rezervoar in cevi
do motorja
- ni primeren za kratek čas delovanja, ker je
potrebno pred zaustavitvijo motorja preklopiti
na dovod D2 goriva
8
21.3.2012
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Predelava vozil po sistemu dveh rezervoarjev
AIS – OIL 2
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Predelava vozila
Land Rover
Defender
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Predelava vozila
Peugeot Boxer
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Predelava traktorja
FENDT FAVORIT
612 LSA
9
21.3.2012
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Predelava motorja
Lombardini LWD 1503 za
raziskovalne namene
Predelava traktorja AGT 835
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Kmetijski inštitut Slovenije, Oddelek za kmetijsko tehniko
Testne vrednosti VW Golf GTD 1,6 l/70 PS
Skladiščenje rastlinskega olja
Cena za liter
Diesel
ca. 1,13 Euro
Olje
0,70 Euro
AUTO BILD-Testna poraba
5,29 l/100 km
5,77 l/100 km
Pospešek
0- 50 km/h
0-100 km/h
Elastičnost
5,8 s
17,8 s
5,6 s
18,0 s
60-100 km/h (4. prest.)
15,1 s
13,7 s
• Preprečiti vstop zraka in vode v rezervoar
80-120 km/h (5. prest.)
20,8 s
19,0 s
• Preprečiti stik z barvnimi kovinami
Največja hitrost
166,7 km/h
170,8 km/h
• Ne črpati iz dna posode
pri 50 km/h (3. prest.)
64 dB (A)
64 dB (A)
pri 100 km/h (4. prest.)
70 dB (A)
70 dB (A)
• Če je olje izpostavljeno mrazu pozimi se lahko zaradi boljše pretočnosti
doda do 10 % dizelskega goriva.
0,55
0,26
• Rezervoar na traktorju – vozilu naj bo čim bolj poln. Bolje je napolniti
rezervoar zvečer po končanem delu , kot pa zjutraj
• Temperatura skladiščenja naj bo nižja od 20°C vendar ne pod 0 °C
• Zagotoviti temen prostor ali neprosojno posodo
Hrup v kabini
• Ne skladiščiti več kot eno leto
Izpušni plini
Dimnost (max. 2,0)
• Čim bolj zmanjšati temperaturna nihanja, da ne pride do kondenzacije
vode v rezervoarju
Meritve AUTO BILD 40/2005; Golf, Letnik 1984
• Rezervoarje skrbno očistiti, ko so prazni
10