Новости

Aug 19, 2023

Улучшение характеристик сгорания, выбросов и стабильности дизельного топлива.

Научные отчеты, том 12,

Том 12 научных докладов, Номер статьи: 18963 (2022) Цитировать эту статью

931 Доступов

1 Цитаты

Подробности о метриках

Это исследование было направлено на повышение возможности применения метанола в двигателях с ХД, использующих н-деканол в качестве сорастворителя. Работа была разбита на бинарные этапы. Во-первых, была исследована стабильность чистого метанола (М100) и водного метанола (МН10) с дизельным топливом в качестве эталонного топлива при различных температурах: 10 °C, 20 °C и 30 °C. Результаты показали, что комбинации M100-дизель и MH10-дизель нестабильны. Таким образом, в качестве сорастворителя использовали н-деканол. Далее характеристики сгорания и выбросов двигателя оценивались путем манипулирования тремя пропорциями смеси М100-дизель с н-деканолом. Три смеси, состоящие из 5, 10 и 15 % М100 с 20 % н-деканола, обозначены как М5, М10 и М15 соответственно. Эти комбинации оценивали термогравиметрическим методом, а их физико-химические свойства оценивали в соответствии с ASTM. Максимальное давление в цилиндре, скорость тепловыделения и скорость повышения давления снизились на 10, 11 и 10% соответственно для комбинаций М100/дизель/н-деканол по сравнению с дизельным маслом. Термический КПД тормозов снизился на 10 %, а удельный расход топлива тормозов увеличился на 10 % для комбинированных двигателей по сравнению с дизельным двигателем. Уровни NOx и дымности дыма снизились примерно на 30 и 50% соответственно, тогда как содержание CO и UHC увеличилось примерно на 50 и 60% для смесей по сравнению с дизельным маслом.

Экономическая целесообразность и доступность энергии являются ключевыми проблемами, влияющими на нашу повседневную жизнь1. Следовательно, признание возможности использования альтернативных видов топлива в системах сжигания, включая двигатели с воспламенением от сжатия (CI), является насущной задачей2. Кроме того, использование нефтяных масел резко увеличивает концентрацию CO2 в окружающей среде. В связи с этим было рекомендовано применение топлива, полученного из экологических источников, включая биодизель и спирты, для уменьшения риска побочных продуктов сгорания2,3.

Именно метанол в последние годы был признан перспективным топливом-заменителем. Это объясняется широким распространением поставщиков, массовым производством и приличными физическими и химическими активами4. Следовательно, метанол считается альтернативным топливом, которое стало одним из важнейших вариантов экологически чистого сжигания в двигателях с CI5,6. Тем не менее, некоторые опасения связаны с манипулированием метанолом (M100), включая замещающий путь, холодное инициирование, препятствия воспламенению в ситуациях ниже частичной нагрузки и колебания горения7. Важнейшим аспектом нетрадиционного топлива, установленным для двигателей CI, является его соответствующее цетановое число (ЦЧ), которое для M1001 невелико. Кроме того, возможность использования M100 исследовалась на протяжении веков путем объединения его с дизельным топливом, что объясняется его возобновляемостью и содержанием O2, которое резко снизит последующую концентрацию сажи7,8. Количество NOx, создаваемое M100, также сведено к минимуму благодаря его повышенной скрытой теплоте парообразования (LHV), которая снижает температуру сгорания. Дополнительные ограничения М100 как альтернативы дизельному топливу включают его меньшую теплотворную способность (HV) и проблемы с постоянством комбинации при смешивании с топливом9,10.

Метанол (M100) можно использовать в двигателях с двойным турбонаддувом двумя способами, включая смешанный режим или двойной режим. Режим смешивания включает смеси М100 и дизельного топлива с использованием эмульгаторов или сорастворителей11, тогда как в двойном режиме метанол индивидуально имплантируется во впускной коллектор5,12. Ключевым преимуществом смешивания М100 и дизельного топлива является то, что М100 последовательно вводится в зону сгорания и оказывается в зонах, где он может существенно снизить уровень загрязнения. Добавление эмульгаторов или сорастворителей считается способом решения проблемы смешиваемости5. Ограниченные исследования оценили влияние установки M100 в выпускной коллектор для смягчения охлаждающего эффекта M10013. Нур и др.14 исследовали добавление этанола и воды в выпускной коллектор, чтобы устранить их эндотермические последствия. Они сообщили, что наблюдалось увеличение пикового давления в цилиндре, среднего эффективного давления и задержки воспламенения для смесей этанола и воды по сравнению с дизельным топливом.