Investigation of the environmental performance of a diesel engine when operating on multicomponent biofuel

Abstract

Local types of fuels occupy 33.6% in the fuel balance of the Kirov region. The share of consumption of local fuels in the region is one of the highest in Russia.

The Vyatka State University (VyatSU) in cooperation with the Belarusian State Agricultural Academy (BSAA) carry out the tests of the operation of automotive diesel engines on fuels with rapeseed oil (RO) and ethanol (E) additives, and spark internal combustion engines with generator gas (GG) additives. A new area of work of the scientific school is the study of the use of multicomponent compositions of biofuel compositions (MKBTK-15 and MKBTK-25). The use of such compositions as a fuel compensates some of their distinctive properties for further use in internal combustion engines without changing the design and adjustments.

The use of alternative fuels (AF) in internal combustion engines is a main topic for research. However, the use of any AF requires that the environmental indicators of the engine remain within acceptable limits. An important task is to determine the dependences of the emissions of toxic components on the load.

The use of MKBTK-15 and MKBTK-25 as AF for engines will improve the environmental situation in the region and reduce the need for commercial fuel. The operation of a diesel engine on multicomponent biofuel compositions makes it possible to reduce the smoke content of exhaust gases by 65% and 85%, the content of total nitrogen oxides remains at the same level or slightly decreases.

There is a slight increase in the content of carbon dioxide СО₂ up to 22.3%, but the solutions to this problem are already known. One of the ways is to preserve and increase boreal forests, which have great potential for absorbing greenhouse gases.

Keywords

diesel / alternative fuel / MKBTK-15 / MKBTK-25 / environmental indicators / exhaust gases

References

[1] Broze D.D. Sgoraniye v porshnevykh dvigatelyakh [Combustion on piston engines]. Moscow: Mashinostroyeniye. 1969. 247 p.

[2] Брозе Д.Д. Сгорание в поршневых двигателях. М.: Машиностроение. 1969. 247 с.

[3] Kartashevich A.N., Plotnikov S.A., Smol'nikov M.V., Bazhan P.I., Mironov A.A. Optimization of the fuel supply system of a tractor diesel engine for operation on fuels with ethanol additives. Trudy NGTU im. R.E. Alekseyeva: Nizhniy Novgorod, 2019. No 1(124), pp. 186−193 (in Russ.).

[4] Карташевич А.Н., Плотников С.А., Смольников М.В., Бажан П.И., Миронов А.А. Оптимизация системы топливоподачи тракторного дизеля для работы на топливах с добавками этанола // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева: Нижний Новгород, 2019. № 1(124). С. 186−193.

[5] Kartashevich A.N., Plotnikov S.A., Smol'nikov M.V., Shipin A.I. Evaluation of the regulation parameters of the engine of agricultural vehicles when using multicomponent biofuels. Vestnik RGATU, 2021. No 1(13), pp. 149−155 (in Russ.).

[6] Карташевич А.Н., Плотников С.А., Смольников М.В., Шипин А.И. Оценка регулировочных показателей двигателя сельскохозяйственных транспортных средств при применении многокомпонентных биотоплив // Вестник РГАТУ, 2021. № 1(13). С. 149−155.

[7] Local types of fuels occupy 33.6% in the fuel balance of the Kirov region. Press-tsentr Pravitel'stva Kirovskoy oblasti. URL: https://www.kirovreg.ru/news_other/detail.php?ID=102059

[8] Местные виды топлива занимают 33,6% в топливном балансе Кировской области // Пресс-центр Правительства Кировской области. URL: https://www.kirovreg.ru/news_other/detail.php?ID=102059

[9] Plotnikov S.A., Buzikov SH.V., Kozlov I.S. Determination of the adjusting parameters of the fuel supply system of a tractor diesel engine when operating on fuel compositions with rapeseed oil additives. Vestnik RGATU, 2018. No 4(40), pp. 133−138 (in Russ.).

[10] Плотников С.А., Бузиков Ш.В., Козлов И.С. Определение регулировочных параметров системы топливоподачи тракторного дизеля при работе на топливных композициях с добавками рапсового масла // Вестник РГАТУ, 2018. № 4(40). С. 133−138.

[11] Plotnikov S.A., Shishkin G.P., Smol'nikov M.V. Calculation of the stability of ethanol-fuel emulsion for use in diesel engines. Dvigatelestroyeniye, 2019. No 1, pp. 24–27 (in Russ.).

[12] Плотников С.А., Шишкин Г.П., Смольников М.В. Расчет стабильности этаноло-топливной эмульсии для применения в дизелях // Двигателестроение, 2019. № 1. С. 24–27.

[13] Plotnikov S.A., Zubakin A.S., Biryukov A.L. Theoretical calculation of the optimal ignition timing when the engine is running on generator gas based on the burning time. Izvestiya MGTU «MAMI», 2019. No 4(42), pp. 54−60 (in Russ.).

[14] Плотников С.А., Зубакин А.С., Бирюков А.Л. Теоретический расчет оптимального угла опережения зажигания при работе двигателя на генераторном газе на основе времени горения // Известия МГТУ «МАМИ», 2019. № 4(42). С. 54−60.

[15] Rosseti will install combined solar-diesel power plants in the Tomsk region. Global'naya energiya. URL: https://globalenergyprize.org/ru/2021/04/29/rosseti-ustanovyat-v-tomskoj-oblasti-kombinirovannye-solnechno-dizelnye-elektrostancii/

[16] «Россети» установят в Томской области комбинированные солнечно-дизельные электростанции // Глобальная энергия. URL: https://globalenergyprize.org/ru/2021/04/29/rosseti-ustanovyat-v-tomskoj-oblasti-kombinirovannye-solnechno-dizelnye-elektrostancii/

[17] Smol'nikov M.V., Sergeyev D.G. Potential of the Kirov region in the choice of alter-native fuels. Innovatsionnyye resheniya v tekhnologiyakh i mekhanizatsii sel'skokho-zyaystvennogo proizvodstva: sb. nauch. tr. / red-kol.: V.R. Petrovets [i dr.]. Gorki: BGSKHA, 2020. Vyp. 5, pp. 31−35 (in Russ.).

[18] Смольников М.В., Сергеев Д.Г. Потенциал Кировской области в выборе альтернативного топлива. Инновационные решения в технологиях и механизации сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр. / редкол.: В.Р. Петровец [и др.]. Горки: БГСХА, 2020. Вып. 5. С. 31−35.

[19] Obrazovaniye i razlozheniye zagryaznyayushchikh veshchestv v plameni [Formation and decomposition of pollutants in the flame] / N. A. Chigir, R. Dzh. Veynberg, K. T. Boumen i dr.; per. s angl. pod red. YU. F.Dityakina. Moscow: Mashinostroyeniye Publ., 1981. 407 p.

[20] Образование и разложение загрязняющих веществ в пламени / Н. А. Чигир, Р. Дж. Вейнберг, К. Т. Боумэн и др.; пер. с англ. под ред. Ю. Ф.Дитякина. Москва: Машиностроение, 1981. 407 с.

[21] Plotnikov S.A., Shipin A.I., Kartashevich A.N., Malyshkin P.YU. Sposob polucheniya mnogokomponentnoy biotoplivnoy kompozitsii [Method for producing multicomponent biofuel composition]. Patent RF No 2743350, MPK S10L 1/08. 4 p, 1 tabl.

[22] Плотников С.А., Шипин А.И., Карташевич А.Н., Малышкин П.Ю. Способ получения многокомпонентной биотопливной композиции. Патент РФ № 2743350, МПК С10L 1/08. 4С, 1 табл.

RIGHTS & PERMISSIONS

Plotnikov S.A., Sergeyev D.G., Smol'nikov M.V., Shipin A.I.