Ignition and combustion studies of alternative engine fuels

Tieliikenteessä sähköistyminen ja hybridisaatio lisääntyvät. Työkoneissa ja laivoissa polttomoottoreita tarvitaan kuitenkin vielä kauan, koska niiden vaatimaa suurta käyttöenergiamäärää on vaikea korvata sähkövarastoilla. Moottorien päästöjä on kuitenkin jatkuvasti vähennettävä ilmastonmuutoksen hillitsemiseksi. Jätteistä ja tähteistä tuotetut uusiutuvat polttoaineet ovat hyvä ja suositeltava vaihtoehto fossiilisille polttoaineille, sillä uusiutuvien polttoaineiden kasvihuonekaasupäästöt ovat pienet. Tämän tutkimuksen päätavoitteena oli selvittää vaihtoehtoisten polttoaineiden vaikutus puristussytytteisten moottorien syttymisviiveeseen ja sylinterin sisäiseen palamiseen sekä tarkastella polttoaineen soveltuvuutta moottorikäyttöön. Pääkohteiksi valitut polttoaineet olivat uusiutuva, raa’asta mäntyöljystä valmistettu nafta sekä kierrätystalouteen perustuva käytetyistä voiteluaineista valmistettu meridiesel. Ensin tutkimuksessa havainnoitiin polttoaineiden syttymisherkkyyttä erillisessä polttokammiossa ja kahdella setaanilukuanalysaattorilla. Seuraavaksi polttoaineiden syttymistä ja palamista tutkittiin laboratoriossa käyttämällä niitä nopeakäyntisessä työkonedieselmoottorissa ja keskinopeassa laivamoottorissa. Uusiutuvan naftan pitkä syttymisviive rajoitti moottorin kuormitusta. Syttymisherkkyyden parantamiseksi naftaan sekoitettiin fossiilista dieseliä. Seos syttyi helposti, palaminen oli tehokasta, ja savutus väheni dieseliin verrattuna. Hiilivety- ja hiilimonoksidipäästöt kuitenkin kasvoivat, kun seosta käytettiin työkonemoottorissa. Meri-diesel sen sijaan vähensi hiilivety-, hiilimonoksidi- ja savutuspäästöjä tässä moottorissa. Laivamoottorissa sekä meridiesel että naftaseos vähensivät pakokaasujen kokonaishiukkaslukumäärää huomattavasti. Naftan alhainen leimahduspiste on huomioitava turvallisuuskäytännöissä. Meridieselin huono voitelevuus saattaa rajoittaa sen käyttöä polttomoottorissa. Sekä käytetyistä voiteluaineista valmistettu meridiesel että uusiutuva nafta osoittautuivat teknisesti käyttövalmiiksi polttomoottoripolttoaineiksi joko sellaisenaan tai seosten osana. Huolenaiheena on, miten molempien polttoaineiden raaka-aineiden riittävyys vaikuttaa polttoaineiden saatavuuteen ja hintaan.