Biodieselin vaikutukset moottorin kulumiseen

Abstract

Tämän työn tarkoituksena on tutkia biopohjaisten dieseleiden vaikutuksia dieselmoottorin kulumiseen ja moottorin polttoainejärjestelmän kestävyyteen. Työ on kirjallisuuskatsaus, joka koostuu kolmesta osasta. Ensimmäisessä osassa tarkastellaan FAME-biodieselin (Fatty acid methyl ester) ja HVO:n (Hydrotreated vegetable oil) ominaisuuksia ja valmistusta verrattuna perinteiseen mineraalidieseliin. Toisessa osassa käsitellään dieselmoottorin polttoainejärjestelmää, sen materiaaleja sekä kulumismekanismeja. Lopuksi käsitellään eri biodiesel-polttoaineiden vaikutuksia moottorin kulumiseen. Biopohjaiset dieselit valmistetaan uusiutuvista ja kierrätettävistä raaka-aineista, kuten kasviöljyistä, eläinrasvoista ja jäteöljyistä. FAME-diesel valmistetaan transesteröintiprosessilla, jossa öljy reagoi alkoholin kanssa. HVO valmistetaan vetykäsittelyllä, jossa raaka-aineesta poistetaan happi ja epäpuhtaudet. FAME-biodiesel sisältää tyydyttymättömiä yhdisteitä, mikä tekee siitä herkemmän hapettumiselle ja kosteuden imeytymiselle, kun taas HVO on stabiilimpi ja sisältää vain parafiinisia hiilivetyjä. Moottorin kuluminen liittyy mekaanisiin ja kemiallisiin prosesseihin, kuten korroosioon, kitkaan, moottoriöljyn saastumiseen ja polttoaineen muuttuviin ominaisuuksiin. Polttoainejärjestelmän komponentit ovat alttiita kulumiselle biodieseliä käytettäessä, koska biodiesel absorboi vettä ja aiheuttaa korroosiota ja kerrostumia. Tribologiset- ja karstoittumisen ongelmat ovat myös merkittäviä erityisesti pitkäaikaisessa biodieselin käytössä. Tutkimusten tulokset osoittivat, että eri materiaalit reagoivat eri tavoin biodieselin kanssa. Erityisesti FAME:n korrosoivat ominaisuudet lisäävät korroosiota alumiini- ja kuparikomponenteissa. Yli 20 % FAME:a sisältävien polttoaineseosten käyttö voi vahingoittaa polttoainejärjestelmän komponentteja. HVO:n yhteensopivuus polttoainejärjestelmän materiaalien kanssa on sama kuin mineraalidieselillä niiden kemiallisen koostumuksen samankaltaisuuden takia. FAME:lla havaittiin parempia voiteluominaisuuksia, mutta ne heikkenevät pitkällä aikavälillä. Työn perusteella voidaan todeta, että polttoainejärjestelmän materiaalit sekä moottoriöljyn vaihtoväli täytyy huomioida polttoaineen valinnassa.