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Aug 19, 2023

Melhoria das características de combustão, emissão e estabilidade do diesel

Relatórios Científicos volume 12,

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 18963 (2022) Citar este artigo

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Esta pesquisa procurou aumentar a aplicabilidade do metanol em motores CI utilizando n-decanol como co-solvente. O trabalho foi dividido em fases binárias. Primeiramente, as estabilidades do metanol puro (M100) e metanol hidratado (MH10), com diesel como combustível de referência, foram examinadas aplicando várias temperaturas: 10 °C, 20 °C e 30 °C. Os resultados mostraram que as combinações M100-diesel e MH10-diesel eram instáveis. Assim, o n-decanol foi utilizado como co-solvente. Em seguida, as características de combustão e emissões do motor foram avaliadas pela manipulação de três proporções de misturas M100-diesel com n-decanol. Três misturas compostas por 5, 10 e 15% de M100 com 20% de n-decanol, que são denotadas como M5, M10 e M15, respectivamente. Essas combinações foram avaliadas por avaliação termogravimétrica e suas propriedades físico-químicas foram avaliadas de acordo com a ASTM. A pressão máxima no cilindro, a taxa de liberação de calor e a taxa de aumento de pressão diminuíram em 10, 11 e 10%, respectivamente, para as combinações M100/diesel/n-decanol em comparação com o óleo diesel. A eficiência térmica do freio diminuiu em 10%, enquanto o consumo específico de combustível do freio aumentou em 10% para as combinações em comparação com o diesel. Os níveis de NOx e opacidade da fumaça diminuíram em cerca de 30 e 50%, respectivamente, enquanto o CO e UHC aumentaram em cerca de 50 e 60% para as misturas em comparação com o óleo diesel.

A usabilidade econômica e a disponibilidade de energia são os principais desafios que influenciam nossa vida diária1. Consequentemente, o reconhecimento da adequação de combustíveis alternativos para exploração em sistemas de queima, incluindo motores de ignição por compressão (CI), é um desafio imperativo2. Além disso, a utilização de óleos derivados do petróleo aumenta drasticamente as concentrações de CO2 no meio ambiente. A este respeito, a aplicação de combustíveis estabelecidos a partir de fontes ecológicas, incluindo biodiesel e álcoois, tem sido recomendada para diminuir os riscos de subprodutos da combustão2,3.

Precisamente, o metanol tem sido identificado como um promissor combustível substituto nos últimos anos. Isso é atribuído a seus fornecedores generalizados, fabricação a granel e ativos físicos e químicos decentes4. Consequentemente, o metanol é considerado um combustível alternativo que se tornou uma das opções essenciais para queima verde em motores CI5,6. No entanto, algumas preocupações estão associadas à manipulação do metanol (M100), incluindo o caminho substituto, iniciação a frio, obstáculo à ignição abaixo de situações de carga parcial e flutuação da combustão7. O aspecto altamente essencial do combustível não convencional estabelecido para motores CI é seu número de cetano relevante (CN), que é pequeno para M1001. Além disso, a viabilidade do M100 foi examinada durante séculos, combinando-o com óleo diesel devido à sua renovabilidade e substância O2, o que reduziria drasticamente as concentrações subsequentes de fuligem7,8. A quantidade de NOx criada pelo M100 também é minimizada devido ao seu elevado calor latente de vaporização (LHV) que reduz a temperatura de combustão. Restrições adicionais do M100 como uma alternativa para combustível diesel incluem seu menor valor de aquecimento (HV) e preocupações de constância de combinação enquanto ele é misturado com combustível9,10.

O metanol (M100) pode ser usado em motores CI usando duas técnicas, incluindo modo misto ou modo duplo. O modo blending inclui as misturas de M100 e diesel usando emulsificantes ou cosolventes11, enquanto no modo dual, o metanol é implantado individualmente no coletor de admissão5,12. O principal benefício da mistura de M100 e óleo diesel é que o M100 é inserido sucessivamente na região de combustão e aparece em zonas, onde pode reduzir substancialmente as poluições. A adição de emulsificantes ou co-solventes tem sido considerada uma rota para resolver a questão da miscibilidade5. Tipos limitados de pesquisa avaliaram os efeitos da inserção do M100 em um coletor de escape para aliviar o efeito de resfriamento do M10013. Nour et al.14 examinaram a adição de etanol e água no coletor de escape para eliminar suas consequências endotérmicas. Eles relataram que houve um aumento na pressão de pico no cilindro, na pressão efetiva média e no atraso de ignição para misturas de etanol/água em comparação com o diesel.