Альтернативные топлива, Спирты, Метиловые эфиры жирных кислот, Водные эмульсии дизельного топлива.

Альтернативным для дизельных двигателей является топливо, которое производится не на основе нефти. Самыми перспективными его представителями являются спирты и растительные масла. Эмульсия дизельного топлива и воды также рассматривается как альтернативное топливо, хотя и не относится собственно к этой категории.

Спирты

Спиртовые соединения — метанол и этанол — могут использоваться вместо дизельного топлива. Метанол можно производить из сырья, содержащего углерод. Этанол в некоторых государствах (например, в Бразилии) добывается из биомассы (скажем, сахарного тростника).Тем не менее оба вида спиртов по сравнению с дизельным топливом имеют принципиальные недостатки, требующие значительных изменений конструкции двигателя и аппаратуры впрыска топлива. Спирты обладают незначительной способностью к воспламенению (цетановое число 3...8), незначительной объемной теплотворной способностью, высокой теплотой испарения, незначительными смазывающими свойствами, а также более высокой склонностью к коррозионному воздействию. Как вариант, наряду с применением 100 процентных спиртов предлагается использование смеси спирта с дизельным топливом, хотя эти жидкости смешать без присадок практически невозможно. Следовательно, их применение требует ввода большего количества растворителей. Незначительная способность к воспламенению требует добавления большой доли присадок, ускоряющих воспламенение. Высокая концентрация присадок ухудшает экономичность этого направления работ. Преимуществом при использовании спиртов в дизелях является снижение уровней дымности и эмиссии NOx.

Метиловые эфиры жирных кислот

Метиловые эфиры жирных кислот(FAME Fatty Acid Methyl Ester) производятся обработкой растительных и животных жиров метанолом. Самым известным в Европе растительным метиловым эфиром является рапсовый (RME).Существуют также соевый, подсолнечный, пальмовый эфиры и т. д.Преобразованием сырья в эфир улучшаются низкотемпературные свойства, вязкость и температурная стабильность. Благодаря такой обработке растительныеэфиры подходят как топливо для дизелейнесколько лучше, чем чистые растительные масла.

Тем не менее даже при использовании переработанных в эфир растительных масел остается множество проблем, например:

 

• несовместимость с эластомерами (утечки через уплотнения);

 

• коррозия деталей из алюминия и цинка;

 

• наличие воды в смесях с дизельным топливом;

 

• слишком низкая окислительная стабильность (наиболее стабилен рапсовый эфир);

 

• отложения глицерина (рис. 1а);

 

• более высокий модуль сдвига (недопустимо высокие давления впрыскивания могут повредить ТНВД);

 

• высокая вязкость при низкой температуре (повышенное содержание вредных веществ в ОГ) и т. д.

 

Существенных преимуществ в отношении содержания вредных компонентов в ОГ у метиловых эфиров нет. Замкнутый кругооборот СО. также не является преимуществом, так как для возделывания растений, сбора урожая, транспортировки и подготовительных операций необходимо затратить больше энергии, чем для изготовления дизельного топлива. Максимальная экономия ископаемых энергоносителей при применении рапсового эфира теоретически составляет65%, а на практике едва достигает 50%.В конце 2000 г. появился европейский проект норм на эфиры. До тех пор пока параметры FAME не установлены, на рынке будут предлагаться эфиры различного качества (от не вызывающих сомнения до непригодных для систем впрыска).В «Заявлении об общей позиции» (Common Position Statement), опубликованном производителями аппаратуры впрыска Delphi, StanaHyne, Demo и Bosch, предполагается на период, пока не введены нормы по метиловым эфирам, ограничиться лишь использованием рапсового, причем его количество не должно превышать 5% от общего объема используемого дизельного топлива. Многие авто производители, в свою очередь, допускают использование рапсового эфира для своей продукции, обеспеченной топливной аппаратурой со специальными изменениями.

 

Водные эмульсии дизельного топлива

 

Водные эмульсии дизельного топлива снижают уровни дымность и эмиссии NOx, но при этом, с увеличением количества воды, падает мощность двигателя (при той же величине цикловой подачи, что и для 100 процентного дизельного топлива). Уровень эмиссии СН увеличивается, в частности, при низкой нагрузке и/или холодном двигателе. Фирмы Elf и Lubrizol намереваются продавать такие эмульсин под наименованием Aquazole и Purinox. Они предназначены для предприятий перевозчиков, имеющих собственный парк устаревших грузовых автомобилей. По некоторым данным, эти эмульсии испытывались на двигателях с рядными ТНВД. (Фирма Bosch не принимала участия в этих испытаниях.)Преимущество эмульсий заключается в том, что выбросы вредных веществ на старых грузовиках на некоторый период можно снизить без дополнительных мероприятий. Дтя более новых систем впрыска водные эмульсин не подходят, поэтому их появление на свободном рынке не планируется. Во многих системах питания температура топлива может превышать 100°С;при этом вода испаряется, а после охлаждения снова конденсируется в свободном виде, что вредно для топливной аппаратуры без сепаратора воды. Насколько известно, очень мелкие капли эмульсии нано метровых размеров не отделяются сепаратором воды. В водные эмульсии добавляют многочисленные присадки:

• эмульгаторы для стабилизации эмульсии;

• антикоррозионные присадки;

• средства против замерзания;

• смазывающие присадки;

• биозид или подобные добавки для уменьшения роста микроорганизмов и т. д.

boschdiesel 37

Рис.1

а  отложения глицерина в исполнительном механизме. Вызванные загрязнением рапсового метил эфира

b  износ подшипника из-за наличия в топливе воды(пробег автомобиля  около5600 км)