Laboratorija za motorsko ispitivanje gasnih goriva
Vodonik i amonijak
Za laka i teška motorna vozila koja predstavljaju osnovu drumskog transporta, motor SUS koji koristi neugljenična goriva, predstavlja najizglednije tehnološko rešenje za nultu emisiju gasova staklene bašte. Zbog toga je istraživanje u oblasti tzv. „zelenih“ motora SUS koji koriste vodonik (H2) i amonijak (NH3) kao nosač vodonika, u centru pažnje naučne zajednice i auto-industrije uopšte.
Laboratorija Katedre za motore, jedna je od vrhunski opremljenih laboratorija ove vrste u Evropi i učestvuje u istraživanju, razvoju i primeni naprednih tehnologija u oblasti motora SUS za vodeće proizvođače u Evropi i SAD.
Zahvaljujući dugogodišnjem partnerstvu sa vodećim istraživačkim centrom za razvoj i istraživanje pogonskih sistema AVL List GmbH (Grac, Austrija), Laboratorija za motore razvija i primenjuje sisteme sagorevanja i raznovrsna tehnološka rešenja za generacije motora SUS čija se primena tek očekuje u budućnosti.
Unapređenje laboratorijskih kapaciteta, omogućuje primenu vodonika kao goriva u tekućim i budućim istraživanjima motora SUS. Program za razvoj Ujedinjenih nacija (United Nations Development Program – UNDP) je 2022. godine prihvatio predlog projekta Katedre za motore i instituta AVL List GmbH i omogućio projektovanje, izgradnju i opremanje nove laboratorijske infrastrukture za ispitivanje i razvoj novih tehnologija za buduće „zelene“ motore SUS koji koriste vodonik kao pogonsko gorivo. Zahvaljujući ovom projektu, Katedra za motore će biti opremljena prvom operativnom motorskom instalacijom sa motorom SUS na vodonik u Srbiji i širem regionu. Više informacija o projektu „Izgradnja laboratorijskih kapaciteta za istraživanje i razvoj motora SUS sa nultom emisijom SO2 namenjenih sektoru saobraćaja“ možete pogledati nana linku.
Komprimovani prirodni gas (CNG) i tečni naftni gas (LPG)
Ekološke karakteristike prirodnog gasa (>90% metana, CH4), čine prirodni gas ekološki najprihvatljivijim ugljovodoničnim gorivom. Zahvaljujući povoljnom odnosu broja ugljenikovih i vodonikovih atoma, specifična emisija ugljendioksida CO2 po jedinici energije oslobođene sagorevanjem višestruko je niža u odnosu na sva druga ugljovodonična goriva, što ga, pored vodonika kao ekološki najčistijeg goriva, čini dugoročno najvažnijim i najperspektivnijim gorivom za motore SUS. Visoka otpornost na pojavu detonantnog sagorevanja omogućuje primenu sistema natpunjenja i rad sa visokim efektivnim stepenom sabijanja i time postizanje visokih stepena korisnosti. Pored ispitivanja motora pogonjenog komprimovanim prirodnim gasom, u laboraotrijama Katedre moguća je upotreba tečnog naftnog gasa kao isnovnog pogonskog goriva.
Oblast istraživanja
Laboratorija Katedre za motore jedina je u regionu infrastrukturno opremljena i osposobljena za ispitivanje motora koji kao gorivo koriste prirodni gas. Laboratorija je opremljena eksternim rezervoarima za skladištenje komprimovanog prirodnog gasa (KPG), instalacijom za regulaciju pritiska (visokopritisni i niskopritisni regulacioni deo) i sekcijom za razvod do motora. Infrastrukturno rešenje omogućuje ispitivanje gasnih motora srednje snage namenjenih pogonu poljoprivredne i građevinske mehanizacije, pogon generatora i motora namenjenih pogonu motornih vozila. Laboratorija je osmišljena, opremljena i infrastrukturno prilagođena potrebama eksperimentalnog istraživanja radnog procesa konvencionalnih gasnih motora koji rade sa homogenom smešom i paljenjem varnicom. Međutim, fokus u razvoju Laboratorije za gasne motore usmeren je na specifične potrebe istraživanja sistema sagorevanja dvogorivih motora (DF/RCCI) kao izvesnog perspektivnog rešenja za primenu u stacionarnom pogonu (pogon generatora, pogon plovila), a u drugoj fazi i za pogon motornih vozila.
Gasni motori i novi sistemi sagorevanja – HCCI / PCCI / RCCI
Relevantne studije pokazuju da je budućnost motora SUS u radu sa homogenom siromašnom smešom (HCCI – Homogeneous Charge Compression Ignition). Realizacija ovog koncepta kod jednogorivih motora praćena je problemima u stabilizaciji sagorevanja, ciklusnim varijacijama u širokom radnom opsegu većine kategorija motora. Poslednja istraživanja pokazuju da je rad sa predmešanom homogenom smešom (PCCI – Pre-mixed Charge Compression Ignition) najbliži komercijalnoj primeni i na putu je da potpuno potisne konvencionalni sistem sagorevanja primenjenog kod dizel-motora.
Primena prirodnog gasa u kombinaciji sa nekim drugim gorivom, međutim, otvara mogućnost za realizaciju niza različitih varijanti niskotemperaturskih sistema sagorevanja koji se oslanjaju na različitu reaktivnost, odnosno, sklonost ka samopaljenju dva goriva (RCCI – Reactivity Controlled Compression Ignition). Postizanje visokih stepena korisnosti (>50%), sniženje emisije azotovih oksida i do 20 puta i potpuna eliminacija emisije čestica moguća je primenom ovakvih sistema sagorevanja.
Eksperimentalne metode sagorevanja
Istraživanje radnog procesa i novih sistema sagorevanja gasnih i dvogorivih motora u Laboratoriji za gasne motore, oslanja se na višedecenijsko iskustvo u primeni metoda za merenje i analizu performansi i dinamičkih pojava kod konvencionalnih sistema sagorevanja dizel i benzinskih motora. Laboratorija je opremljena najsavremenijim digitalnim akvizicionim sistemima za simultano merenje dinamičkih pojava u motoru (indiciranje pritiska u cilindru, strujanje u kolektorima) AVL IndiMaster, a za realizaciju eksperimenata koristi se široka paleta različitih modela senzora pritiska (više od 50 različitih tipova). Ispitivanja se sprovode u stacionarnim i dinamičkim uslovima na savremenim električnim kočnicama (dinamička asinhrona kočnica Rotronics Dynosens/Schorch nominalne snage do 300 kW i dve električne kočnice sa vihornim strujama Borghi&Saveri snage 40 kW i Schenck snage 130 kW). Visoka tačnost i ponovljivost merenja snage i obrtnog momenta oslanja se na sisteme za merenje sile i obrtnog momenta HBM (Hottinger Baldwin Messtechnik) i sopstvene sisteme za kalibraciju sertifikovane u skladu sa DKD (Deutscher Kalibrierdienst).
Laboratorija za ispitivanje gasnih motora – šema instalacije za napajanje jednogorivih i dvogorivih gasnih motora.