مشخصه‌هاي آلايندگي يك موتور ديزل با كاربرد مخلوط‌ هاي سوخت ديزل-بيوديزل-JP-4

Emission Characteristics of a Diesel Engine fueled with Diesel-biodiesel-JP-4 Blends

هدف اصلي اين تحقيق بررسي تاثير مخلوط ­هاي JP-4- بيوديزل- ديزل و شرايط كاركردي موتور (سرعت و بار اعمالي) بر روي مشخصه ­هاي آلايندگي يك موتور ديزل مي­ باشد. آزمايش ­هاي تجربي بر روي يك موتور چهار سيلندر پاشش مستقيم انجام شد. در اين تحقيق روشMixture-RSM جهت توسعه مدل­ هاي رياضي بر مبناي داده ­هاي تجربي به كار داده شد. نتايج تحقيق نشان داد كه مدل­ هاي برازش شده قابليت پيش­بيني مشخصه­ هاي آلايندگي موتور را دارند. نتايج نشان داد كه با افزايش مقدار بيوديزل در مخلوط سوخت مقدار انتشار آلاينده ­هايHC وCO به علت وجود مولكول­هاي اكسيژن در ساختار بيوديزل كه سبب احتراق بهتر و كامل­تر مي­ شوند، كاهش مي­يابد. بر اساس نتايج تحقيق، با افزايش مقدار سوخت JP-4 در مخلوط سوخت مقدار انتشار آلاينده ­هايHC وCO به علت عدد ستان كمتر و فرصت كمتر احتراق اين سوخت در مقايسه با ديزل و بيوديزل به شدت افزايش مي­يابد. همچنين نتايج مشخص كرد كه توليد آلاينده NOx به شدت وابسته به مقدار بيوديزل در مخلوط سوخت مي ­باشد كه علت آن تراكم ناپذيري كمتر و عدد ستان بيشتر سوخت بيوديزل است. از طرف ديگر نتايج نشان داد كه با افزايش مقدار سوخت JP-4 در مخلوط سوخت، انتشار آلاينده NOxبه علت تاخير در احتراق بيشتر اين سوخت كه سبب كاهش دماي احتراق مي­شود، كاهش مي­يابد. بر اساس نتايج بدست آمده، انتشار آلاينده­هاي HC وCO در بارهاي بالاتر موتور به علت شرايط بهتر احتراق كاهش مي­يابد. هر چند مقدار انتشار آلاينده NOxدر بارهاي اعمالي بالا به موتور به علت دماي زياد گاز احتراق شدت مي ­گيرد. به طور كلي نتايج نشان داد كه افزودن سوختJP-4 سبب كاهش آلاينده NOx مي­شود؛ در حالي كه تاثير مثبتي بر ديگر مشخصه ­هاي آلايندگي موتور ندارد.

The main objective of this research is to study the effects of JP-4-biodiesel-diesel fuel blends and operating parameters on the emission characteristics of a CI engine. The experimental tests were performed on a four-cylinder DI diesel engine. The Mixture-RSM method was used to develop mathematical models based on experimental data. The results showed that with the increase of the biodiesel proportion in the fuel blend, the emission of hydrocarbon and carbon monoxide in the exhaust decreases due to oxygen contents in the molecular structure of biodiesel that leads to effective combustion. According to the results, HC and CO emissions boosted up significantly with the use of jet fuel JP-4 in fuel mixture due to the lower cetane index of jet fuel in comparison with diesel and biodiesel. Results also indicated that the NOx formation is highly related to biodiesel proportion in fuel mixture due to less compressibility and its higher cetane number. On the other hand, the results indicated that NOx emissions reduced by using JP-4 as a result of retarded combustion of jet fuel that reduces combustion temperature. According to the results, CO and HC emission decreased at higher engine loads due to a more complete combustion condition. However, the NOx emission continuously intensifies at the higher levels of engine load due to the arising temperature of combustion gas. Generally, the results indicated that the use of JP4 fuel can improve NOx emissions of the engine but it does not have a desirable effect on other emission characteristics of the engine.