Transactions of the St. Petersburg State Marine Technical UniversityTransactions of the St. Petersburg State Marine Technical UniversityТруды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета2414-1437Saint Petersburg State Marine Technical University70472710.52899/24141437_2026_02_185WDMLLEMechanical engineeringМашиностроениеResearch ArticleComparative analysis of environmental performance of a marine diesel engine operating on conventional diesel fuel and SME B5 biofuelСравнительный анализ экологических показателей судового двигателя при использовании традиционного дизельного топлива и биотоплива SME B5https://orcid.org/0000-0002-2512-067X6063-9641CherkaevGeorgy V.ЧеркаевГеоргий Владимирович
Russian Federation

Cand. Sci. (Engineering), Associate Professor, Head of the Department of Ship Power Plants, Systems and Equipment

канд. тех. наук, доцент, заведующий кафедрой судовых энергетических установок, систем и оборудования

gcherkaev@mail.ruTranHuu BacЧанХыу Бак
Russian Federation

Master’s Degree student of the Department of Ship Power Plants, Systems and Equipment

магистрант кафедры судовых энергетических установок, систем и оборудования

mullerbac@gmail.comSaint Petersburg State Marine Technical UniversityСанкт-Петербургский государственный морской технический университет26062026521851931903202606042026Copyright ©; 2026, Cherkaev G.V., Tran H.Copyright ©; 2026, Черкаев Г.В., Чан Х.2026Cherkaev G.V., Tran H.Черкаев Г.В., Чан Х.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://vietnamjournal.ru/2414-1437/article/view/704727

Background: Increasing environmental requirements for marine power plants stimulate the search for alternative fuels capable of reducing harmful emissions without considerable modifications of diesel engines.

Aim: This study aimed to analyze and compare the environmental performance indicators of the marine diesel engine L136TL when operating on conventional diesel fuel (DO) and SME B5 biofuel.

Methods: The study is based on numerical simulation of the engine working cycle using the specialized Diesel-RK software. The simulation takes into account the physical and chemical properties of fuels, fuel injection characteristics, and gas exchange parameters.

Results: The calculations provided pressure and temperature variations in the cylinder, heat release rate characteristics, as well as nitrogen oxide (NOx) concentration and particulate matter (PM) emissions for both fuel types. The results demonstrate that the use of SME B5 biofuel leads to lower NOx and PM emissions compared with conventional diesel fuel.

Conclusion: Biofuel SME B5 can be considered a promising alternative fuel for marine diesel engines, allowing a reduction in environmental impact while maintaining acceptable engine performance characteristics.

Актуальность. Ужесточение экологических требований к судовым энергетическим установкам требует поиска альтернативных видов топлива, позволяющих снизить выбросы вредных веществ без значительных конструктивных изменений двигателей.

Цель. Провести анализ и сравнение экологических показателей судового дизельного двигателя L136TL при использовании обычного дизельного топлива DO и биотоплива SME B5.

Методы. Исследование выполнено на основе численного моделирования рабочего цикла двигателя с использованием специализированного программного комплекса Diesel-RK. В расчётах учитывались физико-химические свойства топлива, параметры топливоподачи и характеристики газообмена двигателя.

Результаты. Получены зависимости давления и температуры в цилиндре, скорости тепловыделения, а также концентраций оксидов азота (NOx) и твёрдых частиц при работе двигателя на двух видах топлива. Установлено, что использование биотоплива SME B5 приводит к снижению выбросов NOx и твёрдых частиц по сравнению с обычным дизельным топливом.

Выводы. Показано, что биотопливо SME B5 можно рассматривать как перспективную альтернативу традиционному дизельному топливу для судовых энергетических установок, обеспечивая снижение экологической нагрузки при сохранении приемлемых эксплуатационных характеристик двигателя.

marine enginebiofuelenvironmental performance indicatorsNOx emissionsoot contentDiesel-RKсудовой двигательбиотопливоэкологические показателивыбросы NOxсодержание сажиDiesel-RKReddy CV, Reddy DPK, Srinadh M, et al. Performance combustion and emission analysis of diesel engine using different bio fuels Diesel RK. Int J Res Eng Sci Manag. 2021;4(8):294–301.Reddy C.V., Reddy D.P.K., Srinadh M., Dharmateja B. Performance combustion and emission analysis of diesel engine using different bio fuels Diesel-RK // International Journal of Research in Engineering, Science and Management. 2021. Vol. 4, N 8. P. 294–301.Shatrov MG, Morozov KA, Alekseev IV. Automobile engines. Moscow: Akademiya; 2010. 464 p. ISBN: 978-5-7695-5408-6 EDN: QNWNCXШатров М.Г., Морозов К.А., Алексеев И.В. Автомобильные двигатели. Москва: Академия; 2010. 464 с. ISBN: 978-5-7695-5408-6 EDN: QNWNCXShatrov MG, Khachiyan AS, Golubkov LN, et al. Improvement of working processes of automotive diesel engines and their fuel systems running on alternative fuels: a textbook. Moscow: MADI; 2012. 220 p.Шатров М.Г., Хачиян А.С., Голубков Л.Н., Дунин А.Ю. Совершенствование рабочих процессов автотракторных дизелей и их топливных систем, работающих на альтернативных топливах. Москва: МАДИ; 2012. 220 с.theicct.org [Internet]. Zhou Y, Pavlenko N, Rutherford D, et al. The potential of liquid biofuels in reducing ship emissions. Int Counc Clean Transp. 2020. Available from: https://theicct.org/publications/marine-biofuels-sept2020 (accessed: May 28, 2026)theicct.org [Электронный ресурс]. Zhou Y., Pavlenko N., Rutherford D., et al. The potential of liquid biofuels in reducing ship emissions // International Council on Clean Transportation. 2020. Режим доступа: https://theicct.org/publications/marine-biofuels-sept2020 (дата обращения: 28.05.2026).Sagin S, Karianskyi S, Madey V, et al. Impact of biofuel on the environmental and economic performance of marine diesel engines. J Mar Sci Eng. 2023;11(1):120. doi: 10.3390/jmse11010120 EDN: DPYEGYSagin S., Karianskyi S., Madey V., et al. Impact of Biofuel on the Environmental and Economic Performance of Marine Diesel Engines // Journal of Marine Science and Engineering. 2023. Vol. 11, N 1. P. 120. doi: 10.3390/jmse11010120 EDN: DPYEGYPham VV. Research on the application of Diesel RK in the calculation and evaluation of technical and economic criteria of marine diesel engines using the unified ULSD and biodiesel blended fuel. J Mech Eng Res Dev. 2019;42(2):87–97. doi: 10.26480/jmerd.02.2019.87.97Pham V.V. Research on the application of Diesel-RK in the calculation and evaluation of technical and economic criteria of marine diesel engines using the unified ULSD and biodiesel blended fuel // Journal of Mechanical Engineering Research and Developments. 2019. Vol. 42, N 2. P. 87–97. doi: 10.26480/jmerd.02.2019.87.97Belozertseva NE, Torchakova OM, Bogdanov IA, Kirgina MV. Feasibility study of using biodiesel fuels as a blendstock of commercial diesel fuels. Proceedings of Universities. Applied Chemistry and Biotechnology. 2022;12(1):130–140. doi: 10.21285/2227-2925-2022-12-1-130-140 EDN: WJTELR.Белозерцева Н.Е., Торчакова О.М., Богданов И.А., Киргина М.В. Исследование целесообразности использования биодизельных топлив в качестве смесевого компонента товарных дизельных топлив // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2022. Т. 12. № 1. С. 130–140. doi: 10.21285/2227-2925-2022-12-1-130-140 EDN: WJTELRChountalas TD, Founti M, Hountalas DT. Review of biofuel effect on emissions of various types of marine propulsion and auxiliary engines. Energies. 2023;16(12):4647. doi: 10.3390/en16124647 EDN: WWLHZOChountalas T.D., Founti M., Hountalas D.T. Review of biofuel effect on emissions of various types of marine propulsion and auxiliary engines // Energies. 2023. Vol. 16, N 12. P. 4647. doi: 10.3390/en16124647 EDN: WWLHZOWei L, Cheng R, Mao H, et al. Combustion process and NOx emissions of a marine auxiliary diesel engine fuelled with waste cooking oil biodiesel blends. Energy. 2018;144:73–80. doi: 10.1016/j.energy.2017.12.012Wei L., Cheng R., Mao H., et al. Combustion process and NOx emissions of a marine auxiliary diesel engine fuelled with waste cooking oil biodiesel blends // Energy. 2018. Vol. 144. P. 73–80. doi: 10.1016/j.energy.2017.12.012Hajbabaei M, Karavalakis G, Johnson KC, et al. Impacts of biodiesel feedstock and additives on criteria emissions from a heavy duty engine. Fuel Process Technol. 2014;126:402–414. doi: 10.1016/j.fuproc.2014.04.030Hajbabaei M., Karavalakis G., Johnson K.C., et al. Impacts of biodiesel feedstock and additives on criteria emissions from a heavy-duty engine // Fuel Processing Technology. 2014. Vol. 126. P. 402–414. doi: 10.1016/j.fuproc.2014.04.030Al Qubeissi M, Sazhin SS, Elwardany AE. Modelling of blended diesel and biodiesel fuel droplet heating and evaporation. Fuel. 2017;187:349–355. doi: 10.1016/j.fuel.2016.09.060 EDN: XTTCGPAl Qubeissi M., Sazhin S.S., Elwardany A.E. Modelling of blended Diesel and biodiesel fuel droplet heating and evaporation // Fuel. 2017. Vol. 187. P. 349–355. doi: 10.1016/j.fuel.2016.09.060 EDN: XTTCGPKuleshov AS. Model for predicting air fuel mixing, combustion and emission in DI diesel engines over whole operating range. SAE Int Pap. 2005. doi: 10.4271/2005-01-2119 EDN: VCQGPCKuleshov A.S. Model for predicting air-fuel mixing, combustion and emission in DI diesel engines over whole operating range // SAE International Paper. 2005. doi: 10.4271/2005-01-2119 EDN: VCQGPCDiesel RK software package [Internet]. Available from: http://www.diesel-rk.bmstu.ru/ (accessed: May 28, 2026)diesel-rk.bmstu.ru [Электронный ресурс]. Программный комплекс ДИЗЕЛЬ-РК. Режим доступа: http://www.diesel-rk.bmstu.ru/ (дата обращения: 28.05.2026)