سوخت و احتراق

سوخت و احتراق

بررسی تجربی تاثیر مشخصه­ های سوخت دیزل بر متغیرهای احتراقی،عملکردی و آلایندگی یک موتور دیزل

نویسندگان
سید علیرضا خباز 1
رحیم خوشبختی سرای 2
رئوف مبشری 3
1 شرکت موتورسازان، مجتمع تراکتورسازی ایران،تهران،ایران
2 دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی سهند، تبریز، ایران
3 دانشگاه ساکس انگلستان، دانشکده علوم و تکنولوژی
چکیده
این مطالعه تاثیر محتویات گوگرد سوخت و هم­چنین عدد ستان سوخت دیزل را بر روی احتراق، عملکرد و آلاینده­ های خروجی از یک موتور دیزل پاشش مستقیم بررسی می­ کند. فرایند آزمایش بر اساس روند 8 مد مطابق استاندارد (ECE-R96) انجام می­ شود. برای بررسی تاثیر متغیرهای سوخت بر آلایندگی و عملکرد، هفت سوخت مختلف تهیه شد که سه سوخت با محتویات گوگرد مختلف در گستره­ های 50، 500 و ppm3500 و چهار سوخت دیگر با اعداد ستان مختلف در گستره بین 47 تا 57 بود. نتایج تجربی به دست آمده در این مطالعه نشان می ­دهد که سطح گوگرد سوخت تاثیر محسوسی بر روی همه آلاینده­ های خروجی از موتور به ویژه بر روی آلاینده PM دارد. نتایج به دست آمده در مورد سوخت­ های با اعداد ستان مختلف حاکی از این حقیقت است که هر چه عدد ستان سوخت افزایش می­ یابد میزان آلاینده NOx کاهش و میزان آلاینده PM افزایش می­ یابد.

تازه های تحقیق

در این تحقیق، بررسی تاثیر متغیرهای سوخت دیزل نظیر عدد ستان و محتویات گوگرد بر عملکرد و آلاینده­های خروجی از موتور بررسی شده است. نتایج نشان می­دهند که:

- کاهش محتویات گوگرد سوخت بیش­ترین تاثیر را بر روی آلاینده PM می­گذارد که با کاهش آن، میزان آلاینده PM به مقدار قابل توجهی کاهش می­یابد.

- محتویات گوگرد سوخت تاثیر اندکی روی آلاینده NOx می­گذارد و منجر به اندکی افزایش در آن می­شود.

- محتویات گوگرد سوخت تاثیر چندانی روی توان خروجی از موتور و هم­چنین میزان مصرف سوخت ویژه ندارد.

- روند تغییرات آلاینده HC با محتویات گوگرد سوخت بسیار ناچیز بوده و با افزایش میزان گوگرد سوخت به میزان خیلی ناچیز افزایش می­یابد. 

- با کاهش عدد ستان سوخت دیزل به علت افزایش زمان تاخیر در اشتعال، دمای بیشینه حاصل از احتراق افزایش یافته و در نتیجه میزان آلاینده NOx افزایش می­یابد.

- با کاهش عدد ستان میزان آلاینده PM حدود 15 درصد کاهش یافته است.

- آلاینده HC نیز با کاهش عدد ستان سوخت دیزل افزایش می­یابد. 

کلیدواژه‌ها
عدد ستان
متغیرهای سوخت دیزل
آلایندگی
موتورهای دیزل

عنوان مقاله English

An Experimental Investigation of the Effect of Fuel Properties on Combustion, Performance and Emission Characteristics of a DI Diesel Engine

نویسندگان English

Seyed Alireza Khabbaz 1
Rahim Khoshbakhti Saray 2
رئوف مبشری 3
1 Motorsazan CO., Iranian Tractor Manufacturing Company
2 Department of Mechanical Engineering, Sahand University of Technology،Tabriz ،Iran
3 University of Sussex, UK – School of Science and Technology
چکیده English

This study investigates the effects of sulfur contents and Cetane number (CN) of diesel fuel on combustion, performance and exhaust emission characteristics of a direct injection (DI) diesel engine. The engine experiments were run at 8-modes steady-state emission test procedure (ECE-R96). To evaluate the influence of fuel properties on engine’s emissions and performance characteristics, seven different test fuels were prepared: three fuels with different sulfur contents in the ranges of 50 ppm, 500 ppm and 3500 ppm and four fuels with a different cetane number that changes from 47 to 57. Experimental results indicate that the sulfur level of the diesel fuel has a significant effect on all regulated emissions, especially on PM. Also, the obtained results for fuels with different cetane numbers show that NOx emissions are reduced and PM emissions are increased when cetane number increases.

کلیدواژه‌ها English

Cetane number
Fuel properties of the diesel engines
Exhaust emission
Diesel engine
1.     Ceviz, M. A., and Kaymaz, I., “Temperature and Air–Fuel Ratio Dependent Specific Heat Ratio Functions for Lean Burned and Unburned Mixture,” Energy Conversion and Management, 46, pp. 2387-2404, 2005.
2.     James Szybist, P., and Bruce Bunting, G., “Cetane Number and Engine Speed Effects on Diesel HCCI Performance and Emissions,” SAE Technical Paper 2005-01-3723, 2005.
3.     Lu Xing-cai, Yang Jian-guang, Zhang Wu-gao, and Huang Zhen, “Effect of Cetane Number Improver on Heat Release Rate and Emissions of High Speed Diesel Engine Fueled with Ethanol-Diesel Blend Fuel,” Fuel, 83, pp. 2013-2020, 2004.
4.     Icingur, Y., and Altiparma, D., “Effect of Fuel Cetane Number and Injection Pressure on a DI Diesel Engine Performance and Emission,” Energy Convergent and Management, 44, pp. 389-397, 2003.
5.     BOSMAL Automotives R&D Centre, “Effect of Fuel Properties on Exhaust Emissions from the Latest Light-Duty DI Diesel Engine,” SAE 2003-03-1882, 2003.
6.     Deng Yuanwang, Zhu Meilin, Xiang Dong, and Cheng Xiaobei, “An Analysis for Effect of Cetane Number on Exhaust Emissions from Engine with the Neural Network,” Fuel, 81, pp. 1963-1970, 2002.
7.     Yoshiyuki Kidoguchi, Changlin Yang, Ryoji Kato, and Kei Miwa, “Effects of Fuel Cetane Number and Aromatics on Combustion Process and Emissions of a Direct-Injection Diesel Engine,” JSAE Review, 21, pp. 469-475, 2000.
8.     Signer, M., Heinze, P., Mercogliano, R., and Stein, H. J., “European Programme on Emissions, Fuels and Engine Technologies (EPEFE)-Heavy Duty Diesel Study,” SAE Paper 961074, 1996.
9.     Tamanouchi, M., Morishisa, H., Yamada, S., lida, J., Sasaki, T., and Sue, H., “Effect of Fuel Properties on Exhaust Emissions for Diesel Engines with and without Oxidation Catalyst and High Pressure Injection,” SAE Technical Paper 970758, 1997.
10.  Li, X., Chippior, W. L., and Gulder, O. L., “Effects of Fuel Properties on Exhaust Emissions of a Single Cylinder DI Diesel Engine,” SAE Technical Paper 962116, 1996.
11.  Den Ouden, C. J. J., Clark, R. H., Cowley, L. T., Stradling, R. J., Lange, W. W., and Maillard, C., “Fuel Quality Effects on Particulate Matter Emissions from Light and Heavy-Duty Diesel Engines,” SAE Paper 942022, 1994.
12.  Ullman, T. L., Spreen, K. B., and Mason, R. L., “Effects of Cetane Number, Cetane Improver, Aromatics, and Oxygenates on 1994 Heavy-Duty Diesel Engine Emissions,” SAE Paper 941020, 1994.
13.  Mitchell, K., Steere, D. E., Taylor, J. A.,  Manicom, B., Fisher, J. E., Sienicki, E. J., Chiu, C., and Williams, P., “Impact of Diesel Fuel Aromatics on Particulate, PAH and Nitro-PAH Emissions,” SAE Paper 942053, 1994.
14.  Cowley, L. T., Stradling, R. J., and Doyon, J., “The Influence of Composition and Properties of Diesel Fuel on Particulate Emissions from Heavy-Duty Engines,” SAE Paper 932732, 1993
15.  Zannis, T. C., Hountalas, D. T., and Kouremenos, D. A., “Experimental Investigation to Specify the Effect of Oxygenated Additive Content and Type on DI Diesel Engine Performance and Emissions,” SAE Paper 2004-01-0097, 2004.