مشخصه‌های آلایندگی یک موتور دیزل با کاربرد مخلوط‌های سوخت دیزل-بیودیزل-JP-4

نویسندگان

1 گروه مهندسی مکانیک، واحد نجف آباد، دانشگاه آزاد اسلامی، نجف آباد، ایران

2 گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشگاه شهرکرد، ایران

چکیده

هدف اصلی این تحقیق بررسی تاثیر مخلوط­های JP-4- بیودیزل- دیزل و شرایط کارکردی موتور (سرعت و بار اعمالی) بر روی مشخصه­های آلایندگی یک موتور دیزل می­باشد. آزمایش­های تجربی بر روی یک موتور چهار سیلندر پاشش مستقیم انجام شد. در این تحقیق روشMixture-RSM  جهت توسعه مدل­های ریاضی بر مبنای داده­های تجربی به کار داده شد. نتایج تحقیق نشان داد که مدل­های برازش شده قابلیت پیش­بینی مشخصه­های آلایندگی موتور را دارند. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار بیودیزل در مخلوط سوخت مقدار انتشار آلاینده­هایHC  وCO  به علت وجود مولکول­های اکسیژن در ساختار بیودیزل که سبب احتراق بهتر و کامل­تر می­شوند، کاهش می­یابد. بر اساس نتایج تحقیق، با افزایش مقدار سوخت JP-4 در مخلوط سوخت مقدار انتشار آلاینده­هایHC  وCO  به علت عدد ستان کمتر و فرصت کمتر احتراق این سوخت در مقایسه با دیزل و بیودیزل به شدت افزایش می­یابد. همچنین نتایج مشخص کرد که تولید آلاینده NOx به شدت وابسته به مقدار بیودیزل در مخلوط سوخت می­باشد که علت آن تراکم ناپذیری کمتر و عدد ستان بیشتر سوخت بیودیزل است. از طرف دیگر نتایج نشان داد که با افزایش مقدار سوخت JP-4 در مخلوط سوخت، انتشار آلاینده  NOxبه علت تاخیر در احتراق بیشتر این سوخت که سبب کاهش دمای احتراق می­شود، کاهش می­یابد. بر اساس نتایج بدست آمده، انتشار آلاینده­های  HC وCO  در بارهای بالاتر موتور به علت شرایط بهتر احتراق کاهش می­یابد. هر چند مقدار انتشار آلاینده  NOxدر بارهای اعمالی بالا به موتور به علت دمای زیاد گاز احتراق شدت می­گیرد. به طور کلی نتایج نشان داد که افزودن سوختJP-4 سبب کاهش آلاینده NOx می­شود؛ در حالی که تاثیر مثبتی بر دیگر مشخصه­های آلایندگی موتور ندارد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

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

نویسندگان [English]

  • Alireza Shirneshan 1
  • Bahram Hosseinzadeh Samani 2
1
2
چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • JP-4
  • Biodiesel
  • Emission
  • Mixture-RSM
  • Engine