Laboratorija za motorsko ispitivanje goriva

Katedra za motore zahvaljujući laboratoriji za motorsko ispitivanje goriva, ima višegodišnju saradnju sa petrohemijskim gigantima NIS Petrol i LukOil. Novi proizvodi i nove formulacije goriva podvrgavaju se etalonskim motorskim ispitivanjima. 

Oblast istraživanja

Laboratorija za motorsko ispitivanje goriva Katedre za motore jedina je laboratorija takve namene u regionu. Laboratorija je formirana radi istraživanja uticaja primene različitih vrsta standardnih i alternativnih goriva i njihovih mešavina na tok sagorevanja i izlazne performanse motora (bio-goriva, metanol, etanol, prirodni gas), kako bi se obezbedila podrška istraživanju procesa dvogorivih motora. U vremenu rastuće potrebe za uvođenjem naprednih metoda pripreme komercijalno dostupnih standardnih goriva (SRPS EN590/SRPS EN228), uobičajene metode testiranja fizičkih karakteristika standardnih goriva ne daju dovoljno informacija o mogućim efektima njihove primene, posebno u pogledu ekonomičnosti i toksičnosti. 

Motorska ispitivanja u standardnim i posebno definisanim procedurama omogućuju da se verifikuju efekti modifikacije u strukturi i karakteristikama komercijalno dostupnih goriva, a posebno da se verifikuju efekti primene aditiva kao što su:

  • Sposobnost rastvaranja i uklanjanja depozita sa brizgača (detergentno-dispergentna svojstva);
  • Promena cetanskog broja i uticaj na dinamiku sagorevanja dizel-goriva;
  • Promene oktanskog broja i uticaj na dinamiku sagorevanja motornih benzina;
  • Promena ekonomičnosti;
  • Promena maksimalne snage.

Referentna goriva

Za ispitivanja se kao uporedna goriva koriste standardna dizel-goriva (SRPS EN590), standardni motorni benzini (SRPS EN228) ili referentna goriva definisana prema normativima CEC. Referentna goriva se ekskluzivno obezbeđuju iz laboratorijskog rafinerijskog pogona kompanije TOTAL S.A. Prema specifičnim potrebama ispitivanja ili zahtevima korisnika istraživanja, referentna goriva se mogu obezbediti i od drugih vodećih proizvođača referentnih i specijalnih goriva (Hatermann, Shell, Chevron).

Laboratorija za ispitivanje motora obezbeđuje sva sertifikaciona i specijalna goriva za potrebe motorskih ispitivanja od kompanije Total S. A.

Pregled najčešće korišćenih sertifikacionih goriva prema CEC, specifikacija Total S.A.

Tip

D

D

B

E

B

Opis

Sertifikaciono dizel-gorivo, Euro 4

Sertifikaciono dizel-gorivo, Euro 5, 5% vol. bio-dizela

Sertifikacioni motorni benzin, Euro 5, 5% vol. etanola

Sertifikacioni alkoholno gorivo, Euro 5, 85% vol. etanola

Sertifikacioni motorni benzin

Direktiva

CEC RF-06-03

CEC RF-06-08 B5

CEC RF-02-08 E5

CEC RF-01-08 E85

CEC RF-08-A-85

Pregled najčešće korišćenih goriva za istraživanja i razvoj, specifikacija Total S.A.

Tip

D

D

B

B

B

B

B

B

Opis

Dizel-gorivo sa visokim cetanskim brojem, CB=60:65, CI=46, 0% BD

10% vol. bio-dizela

Motorni benzin, RON 91, RVP 915 mbar @ 37.8 ºC

Motorni benzin, RON 95, RVP 915 mbar @ 37.8ºC

Motorni benzin, RON 98, RVP 850 mbar @ 37.8 ºC

Motorni benzin, RON 93, RVP 459 mbar

Motorni benzin, RON 95-RON 96, 5% vol. etanola

Motorni benzin, RON 95-RON 96, 20% vol. etanola

Direktiva

EN590 B0

B10 RME EN590-F

RON91 14PSI

RON95 14PSI

RON98 13PSI

RON93 CHINA

E5 RON95-96

E20 RON95-96

Detergentno-dispergentna svojstva - CEC procedure

Laboratorija za motorska ispitivanja goriva osposobljena je za sprovođenje zahtevnih procedura koje propisuje CEC (Co-ordinating European Council), a koje se odnose na utvrđivanje sposobnosti aditiva da rastvara taloge na brizgačima dizel-motora. Uporednim kvazi-dinamičkim testovima i na osnovu merenja i promene efektivne snage motora pri korišćenju referentnog i aditiviranog goriva (procedura CEC F-98-08: Direct Injection, Common Rail Diesel Engine Nozzle Coking Test) određuje se efekat primene aditiva. Ispitivanja se sprovode na automatizovanoj asinhronoj kočnici uz merenje potrošnje goriva i snage motora. Tačnost i ponovljivost merenja snage kontroliše se sertifikovanim etalonima (DKD).

Promene cetanskog i oktanskog broja

Cetanski broj (CB) definiše sklonost dizel-goriva ka samopaljenju i predstavlja, sa stanovišta radnog procesa dizel-motora, ključnu karakteristiku goriva koja utiče na brzinu sagorevanja i time ekonomičnost motora. Oktanski broj (OB) kod motornih benzina, alkohola i gasnih goriva, sa druge strane, pokazuje otpornost goriva na samopaljenje i detonantno sagorevanje karakteristično za motore koji rade sa homogenom smešom (benzinski motori). Određivanja cetanskog i oktanskog broja (istraživački i motorski) sprovode se prema međunarodnim industrijskim standardima na specijalnim motorima (ASTM D-613/ISO 5165 za cetanski, odnosno ASTM D2699/ASTM D2700/ ISO 5163:2005 za oktanski broj).

Laboratorija za motorska ispitivanja goriva Katedre za motore MFB jedina u regionu Jugoistočne Evrope opremljena je za verifikaciju uticaja aditiva za goriva na CB kod dizel-goriva, odnosno, na OB kod benzinskih i gasnih goriva u realnim motorskim uslovima na punom opsegu radnih režima motora. Merenja se sprovode uporedno sa standardnim i aditiviranim gorivom, a efekat aditiva verifikuje se složenom termodinamičkom analizom toka sagorevanja na osnovu merenja pritiska u cilindru.

Laboratorija je opremljena najsavremenijim digitalnim akvizicionim sistemom za simultano indiciranje do 8 cilindara (National Instruments PXI, AVL IndiMaster), širokom paletom specijalnih senzora pritiska za različite kategorije i konstrukcije motora (preko 50 tipova, AVL, Kistler), kao i odgovarajućim numeričkim alatima za termodinamičku i statističku analizu dinamike sagorevanja (AVL IndiCom, AVL Concerto). Sva ispitivanja se obavljaju na električnim kočnicama sa procesorskom kontrolom stabilnosti radnog režima, uz primenu sistema za kondicioniranje motorskih fluida i održavanje ambijentalnih uslova u skladu sa ISO 3046 i ISO 15550 čime se garantuje najviša tačnost i stepen ponovljivosti rezultata.

Softverski alati i  eksperimentalna oprema AVL List GmbH za analizu uticaja aditiva na dinamiku sagorevanja u motorima.

Formulacija goriva i performanse motora

Sastav goriva i specifične karakteristike aditiva mogu se odraziti preko toplotne moći goriva i dinamike sagorevanja na maksimalni obrtni moment i snagu motora. Ovaj uticaj se verifikuje kvazistacionarnim ispitivanjima snage i obrtnog momenta u funkciji broja obrtaja motora. Merenja se obavljaju u potpunosti prema metodologiji koja je definisana relevantnim međunarodnim standardima ISO 3046 i ISO 15550, čime su obuhvaćeni broj radnih režima, raspored mernih tačaka, broj ponavljanja, dozvoljena merna nesigurnost, statistički parametri greške i odstupanja i korekcije za ambijentalne uslove. Istovremeno, pored snage motora, mere se i svi procesni parametri koji se odnose na kondicioniranje rashladne tečnosti, sredstva za podmazivanje, goriva, kao i sistema za natpunjenje motora (između 20 i 50 parametara, u zavisnosti od konfiguracije motora).

Formulacije goriva i uticaj na ekonomičnost i emisiju motora

Ekonomičnost motora i direktna zavisnost emisije CO2 od potrošnje goriva ključni su parametri za procenu efekta promene formulacije goriva i primene specifičnih aditiva. Ekonomičnost motora se prati merenjem masenog protoka goriva i specifične efektivne potrošnje goriva (ekonomičnost svedena na jedinicu angažovane snage motora) za šta se koristi verifikovana metoda visoke tačnosti namenjena merenju masenog protoka goriva u stacionarnim i dinamičkim uslovima. Granice merne nesigurnosti su manje od ±0.2%, što je oko 20 puta niže od granice merne nesigurnosti koja je definisana relevantnim međunarodnim standardima ISO 3046 i ISO 15550 (maksimalno ±2%). Ovakva metoda u kombinaciji sa sistemom za kondicioniranje temperature goriva omogućuje pouzdanu verifikaciju i najmanjih promena u potrošnji goriva motora. Kvalitet naših eksperimentalnih merenja može da se sumira na sledeći način:
  • Visoka ponovljivost eksperimentalnih rezultata;
  • Visoka tačnost merenja trenutne potrošnje goriva (<±0.2%);
  • Visoka tačnost merenja efektivnog obrtnog momenta i snage motora;
  • Realizacija detaljnih stacionarnih ispitivanja (brzinske karakteristike, karakteristike opterećenja i krive upotrebe)

Rezultati uporednog laboratorijskog ispitivanja potrošnje goriva dizel-motora.

Ekonomičnost motora u stacionarnim uslovima rada

Ispitivanja mogu biti sprovedena uobičajeno, u skladu sa relevantnim međunarodnim standardima, u stacionarnim uslovima, snimanjem detaljnih mapa potrošnje goriva u celokupnom radnom području motora. Merenja se sprovode u kontrolisanim radnim uslovima, sa stabilizacijom radnog režima i termičkog stanja motora.

Ispitivanje ekonomičnosti motora u dinamičkim uslovima rada

Za ocenu ekonomičnosti motora, često, stacionarna merenja nisu dovoljna, jer ne odgovaraju realnim uslovima eksploatacije, što se posebno odnosi na motore namenjene pogonu motornih vozila. Laboratorija je opremljena savremenom dinamičkom asinhronom kočnicom sa procesorskom kontrolom radnih režima koja omogućuje programiranje i izvršenje dinamičkih voznih ciklusa različite dužine trajanja i različitog stepena složenosti, kako onih definisanih međunarodnim standardima (npr. NEDC, FTP ili novi WLTC), tako i dinamičkih ciklusa programiranih prema specifičnim zahtevima istraživanja ili naručioca ispitivanja.

Profil efektivnog obrtnog momenta Me i trenutna potrošnja goriva Gf u dinamičkom voznom ciklusu NEDC (New European Driving Cycle).

Dinamičkim ispitivanjem sa velikim brojem ponavljanja ciklusa (min. 30), u ocenu potrošnje uključuju se i tranzijentni režimi rada motora karakteristični za eksploataciju motora u putnim uslovima, ali se izvršenjem ciklusa u kontrolisanim laboratorijskim uslovima eliminišu uticaji brojnih parametara karakterističnih za putna ispitivanja motora ugrađenog u motorno vozilo:

  • Promena stanja pneumatika;
  • Promena stanja podloge;
  • Promena ambijentalnih uslova;
  • Promenljivo stanje motorskih fluida;
  • Subjektivni uticaj probnog vozača.

Potrošnja goriva se prati i ocenjuje kroz različite parametre – kumulativnu količinu goriva potrošenu tokom celokupnog ispitivanja, po jediničnom ciklusu, ili po segmentu voznog ciklusa.