Analysis of performance and emissions of the exhausts of off-road diese engine operating on three agent ethanol, petrol and rapeseed oil blend
| Date |
|---|
2010 |
Straipsnyje pateikta grynu rapsų aliejumi (RO) ir jo 7,5% tūrio mišiniu su etilo spiritu (E) ir benzinu (P), sumaišytu lygiomis 50% ir 50% tūrio dalimis (EPRO7.5), paeiliui maitinamo keturtakčio, keturių cilindrų, tiesioginio įpurškimo, nepripučiamo dyzelinio variklio stendinių bandymų rezultatų analizė. Bandymų tikslas yra ištirti bendrą spirito ir benzino priedų įtaką lyginamajam efektyviajam slėgiui (bmep), lyginamosioms efektyviosioms degalų masės (bsfc) ir energijos (bsec) sąnaudoms, efektyviajam naudingumui (bte) ir emisijos pokyčiams, įskaitant NO, NO2, NOX, CO, CO2, HC ir deginių dūmingumą. Trijų komponentų mišiniu EPRO7.5 maitinamo ir maksimaliai apkrauto, X = 1.6, variklio išvystomas lyginamasis efektyvusis slėgis, esant maksimalaus sukimo momento 1800 min"1 ir vardiniams 2200 min1 sūkiams, yra atitinkamai didesnis 1,0% ir mažesnis 0,8% palyginti su gryno RO atveju. Esant vardiniams 2200 min" sūkiams, lyginamosios efektyviosios degalų sąnaudos kinta, palyginti su baziniu (RO) variantu, nuo didesnio 1,1% lygio, esant mažai apkrovai X = 6,0, iki mažesnio 3,7% lygio, esant maksimaliai apkrovai. Apkrauto variklio lyginamosios efektyviosios energijos sąnaudos MJ/kWh, esant 1400 ir 1600 min"1 sūkiams, nuo pradinio 9,5% ir 5,0% didesnio lygio palyginti su RO atveju, sūkiams padidėjus iki 1800, 2000 ir 2200 min"1, atitinkamai sumažėja 3,3%, 5,8% ir 4,3%. Biodegalų mišiniu EPRO7.5 maitinamo variklio maksimalus efektyvusis naudingumo koeficientas yra didesnis 0.41-0.42 palyginti su RO (0.39), esant 2000 ir 2200 min"1 sūkiams. Varikliui veikiant 1400-2200 min"1 sūkių dažniu, trijų komponentų biodegalų mišinio EPRO7.5 generuojama maksimali NOX emisija yra nuo 27,7% (1951 ppm) iki 2,1% (1546 ppm) didesnė palyginti su 1528 ppm ir 1514 ppm gryno RO naudojimo atveju. Maksimaliai apkrauto variklio anglies viendeginio CO emisija ir
deginių dūmingumas yra 28,6% (658 ppm) ir 67,5% (23.4%) mažesni, esant mažiems 1400 min"1 sūkiams, tuo tarpu sūkius padidinus iki vardinių 2200 min"1, CO emisija padidėja 16,1% (692 ppm) ir deginių dūmingumas sumažėja 17,6% (23,9%) palyginti su atitinkamais rapsų aliejumi maitinamo variklio rodikliais. Varikliui veikiant trijų komponentų biodegalų mišiniu EPRO7.5 vardiniu 2200 min"1 režimu, nesudegusių angliavandenilių HC emisija yra didesnė 9-12 ppm, CO2 susiformuoja 7,9% tūrio ir deginių temperatūra pakyla iki apytikriai to paties 510°C lygio kaip ir naudojant gryną rapsų aliejų.
The article presents comparative analysis of bench testing results of a four stroke, four cylinder, direct injection, unmodified, naturally aspirated diesel engine operating on rapeseed oil (RO) and its 7.5vol% blend with ethanol (E) and petrol (P) premixed in equal 50vol% (E) and 50vol% (P) proportions (EPRO7.5). The purpose of the research is to investigate the simultaneous effect of both agents on brake mean effective pressure (bmep), brake specific fuel consumption (bsfc), brake specific energy consumption (bsec), the brake thermal efficiency (bte) and emission composition changes, including NO, NO2, NOX, CO, CO2, HC and smoke opacity of the exhausts. The bmep of the fully loaded, X = 1.6, engine operating at the maximum torque 1800 min"' mode and rated speed of 2200 min"1 on blend EPRO7.5 is higher by 1.0% and lower by 0.8%, respectively, comparing with that of RO (0.770 and 0.740 MPa). Brake specific fuel consumption changes against that of RO from by 1.1% higher level for easy load to lower by 3.7% for heavy load at 2200 min" speed. The brake specific energy consumption of the loaded engine from by 9.5% and 5.0% higher levels for low 1400 and 1600 min"1 speeds diminishes against that of RO by 3.3%, 5.8% and 4.3% for 1800, 2000 and 2200 min"1 speeds. The composite blend ensures maximum brake thermal efficiency 0.41-0.42 against that of RO (0.39) at 2000 and 2200 min"1 speed. Maximum NOX emission emanating from three agent blend EPRO7.5 is from 27.7% (1951 ppm) to 2.1% (1546 ppm) higher comparing with that, 1528 ppm and 1514 ppm, from pure RO at 1400-2200 min"1 speeds. Both carbon monoxide CO emission and smoke opacity from the fully loaded engine operating on blend EPRO7.5 are lower by 28.6% (658 ppm) and 67.5% (23.4%) at low 1400 min"1 speed whereas for the rated 2200 min"1 speed, CO emission increases by 16.1% (692 ppm) and smoke opacity diminishes by 17.6% (23.9%) relative to corresponding data measured from RO.