سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

مطالعة تأثیر اتیل­ استر روغن آفتابگردان و مخلوط­های مختلف آن با گازوییل بر عملکرد و انتشار آلاینده‌های یک موتور اشتعال­ تراکمی مجهز به پرخوران

نویسندگان
بهمن نجفی
محمد خانی
گروه مهندسی مکانیک ماشین‌های کشاورزی،دانشگاه محقق اردبیلی،اردبیل،ایران
چکیده
در این تحقیق، بیودیزل (اتیل ­استر) از روغن آفتابگردان به روش ترنس‌استریفیکاسیون تولید شد. خواص بیودیزل متفاوت از سوخت گازوییل است. تأثیر افزودن بیودیزل به سوخت گازوییل برعملکرد و آلایندگی یک موتور دیزل پاشش مستقیم مجهز به پرخوران (Turbo charger) در حالت تمام­بار مورد آزمون قرار گرفت. مشاهده شد که در دور rpm1400 با استفاده از بیودیزل و مخلوط‌های مختلف آن با گازوییل مصرف سوخت ویژة ترمزی افزایش و توان ترمزی کاهش می‌یابد. همچنین، انتشار CONOx و UHC افزایش یافته ولی انتشار دود کاهش می‌یابد. در دور rpm2000، نتایج نشان داد که استفاده از بیودیزل و مخلوط‌های مختلف آن با گازوییل مصرف سوخت ویژة ترمزی و توان ترمزی را افزایش می­ دهد. در این دور، آلاینده‌های COCO2UHC و دود کاهش یافته ولی انتشار آلایندة NOx افزایش پیدا می‌کند.

تازه های تحقیق

معمولاً، فشار پاشش سوخت در موتورهای احتراق تراکمی برای سوخت گازوییل متعارف تنظیم می­شود. استفاده از مخلوط گازوییل و بیودیزل به­عنوان سوخت در موتور و به­ویژه در دورهای پایین که فشار پاشش کمتر است، بدون ایجاد هیچ­گونه تغییری در سیستم پاشش، به دلیل گرانروی و دانسیته بالای بیودیزل، باعث پودرشدن ناقص سوخت شده و تاثیر نامطلوبی بر عملکرد و آلایندگی موتور دارد. گاورنر برای ثابت نگاه­داشتن دور موتور که به دلیل احتراق ناقص و ارزش گرمایی کمترِ بیودیزل تمایل به کاهش دارد شانة سوخت را در جهت افزایش میزان پاشش جابه­جا می‌کند و درنتیجه مصرف سوخت افزایش می‌یابد. در دورهای بالا، با افزایش سهم بیودیزل (اتیل­استر) تا 20 درصد حجمی، متغیرهای حداکثر فشار داخل سیلندر و توان ترمزی در جهت کارایی مناسب افزایش می‌باید درحالی که مصرف سوخت ویژه ترمزی اندکی افزایش پیدا می‌کند. همچنین، در این مخلوط به دلیل بالابودن محتوای اکسیژن سوخت کیفیت احتراق بهبود یافته و آلاینده­هایی نظیر مونوکسید و دی‌اکسید‌کربن و همچنین دود کاهش پیدا می­کنند، ولی آلاینده‌هایی مثل اکسیدهای نیتروژن و هیدروکربن‌های نسوخته اندکی افزایش می‌یابند. توان ترمزی با استفاده از بیودیزل خالص در مقایسه با مخلوط B20 افزایش یافته و انتشار آلایند‌ه‌ها را کاهش می­دهد، ولی با این حال مصرف سوخت ویژه ترمزی را افزایش‌ می‌دهد. لذا سوخت B20 حالتی بهینه بین مخلوط‌های مختلف گازوییل و اتیل­استر روغن آفتابگردان است.

کلیدواژه‌ها
بیودیزل
اتیل ­استر
متغیرهای عملکردی و آلایندگی

عنوان مقاله English

Study of the Effect of Ethyl Ester of Sunflower Oil and Its Different Mixtures with Diesel on Performance and Emission Parameters of a Turbocharged Direct Injection Diesel Engine

نویسندگان English

Bahman Najafi
Mohammad Khani
Department of Agricultural Machinery Engineering, University of Mohaghegh Ardabil، Ardabil, Iran
چکیده English

In this study, the biodiesel (ethyl ester) from sunflower oil was prepared by a transesterification method. Biodiesel has properties different from those of diesel fuel. The effects of biodiesel addition to diesel fuel were examined on the performance and emissions of a DI diesel engine equipped with turbocharger at full engine load. Increase in brake specific fuel consumption (BSFC) and decrease in brake power for biodiesel and its blends were observed compared with diesel fuel at 1400 rpm. Also, CO, NOx and UHC were increased while smoke was decreased. At 2000 rpm, the results indicated that engine fueled with biodiesel and its blends increased the brake power and BSFC. Also, CO, CO2, UHC and smoke emission were reduced, while NOx emission was increased.

کلیدواژه‌ها English

Biodiesel
Ethyl ester
Performance and emission variables
1.     B. Najafi, V. Piroozpanah and B. Ghobadian, “Experimental Investigation of Diesel Engine Performance Parameters and Pollution Using Biodiesel,” Modares Thechnical And Engineering, Special Issue on Mechanical Engineering, 28, pp. 78-101, 2007, (In Farsi).
2.     M. Saidi, B.Ghobadian, T. Tavakoli, and R. Khoshbakht Saray, “An Experimental Investigation of a Diesel Engine Ignition Delay usingBiodiesel and Diesel Fuels,” Fuel and Combustion, 2, No. 1, pp. 55-68, 2009, (In Farsi).
3.     D. K. Birur, T. W. Hertel and W. E. Tyner, “The Biofuels Boom: Implications for World Food Markets,” Food economy Conference, Netherlands, The Hague, October, 2007.
4.     A. S. Ramadhas, S. Jayaraj and C. Muraleedharan, “Theoretical Modeling and Experimental Studies on Biodiesel-Fueled Engine,” Renewable Energy, 31, pp. 1813-1826, 2006.
5.     J. Xue, T. E. Grift and A. C. Hansen, “Effect of Biodiesel on Engine Performances and Emissions,” Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15, pp. 1098-1116, 2011.
6.     Z. Utlu and M. S. Kocak, “The Effect of Biodiesel Fuel Obtained from Waste Frying Oil on Direct Injection Diesel Engine Performance and Exhaust Emissions,” Renew. Energ., 33, pp. 1936-1941, 2008.
7.     A. C. Hansen, M. R. Gratton and W. Yuan, “Diesel Engine Performance and NOx Emissions from Oxygenated Biofuels and Blends with Diesel Fuel,” Trans ASABE, 49, pp. 589-595, 2006.
8.     S. Murillo, J. L. Mıguez, J. Porteiro, E. Granada and J. C. Moran, “Performance and Exhaust Emissions in the Use of Biodiesel in Outboard Diesel Engines,” Fuel, 86, pp. 1765-1771, 2007.
9.     H. S. Yucesu and I. Cumali, “Effect of Cotton Seed Oil Methyl Ester on the Performance and Exhaust Emission of a Diesel Engine,” Energ. Source Part A, 28, pp. 389-398, 2006.
10.  B. F. Lin, J. H. Huang and D. Y. Huang, “Experimental study of the effects of vegetable oil methyl ester on DI diesel engine performance characteristics and pollutant emissions,” Fuel, 88, pp. 1779-1785, 2009.
11.  D. H. Qi, L. M. Geng, H. Chen, Y. Z. H. Bian, J. Liu and X. C. H. Ren, “Combustion and Performance Evaluation of a Diesel Engine Fueled with Biodiesel Produced from Soybean Crude Oil,” Renew. Energ, 34, pp. 2706-2713, 2009.
12.  J. T. Song and C. H. Zhang, “An Experimental Study on the Performance and Exhaust Emissions of a Diesel Engine Fuelled with Soybean Oil Methyl Ester,” Mech. Eng. Aut., 222, pp. 2487-2496, 2008.
13.  M. I. Al-Widyan, G. Tashtoush and M. Abu-Qudais, “Utilization of Ethyl Ester of Waste Vegetable Oils as Fuel in Diesel Engines,” Fuel Process Technol., 76, pp. 91-103, 2002