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Aug 19, 2023

Miglioramento delle caratteristiche di combustione, emissioni e stabilità del diesel

Scientific Reports volume 12,

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 18963 (2022) Citare questo articolo

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Questa ricerca ha tentato di aumentare l'applicabilità del metanolo nei motori ad accensione spontanea che utilizzano n-decanolo come cosolventi. Il lavoro è stato suddiviso in fasi binarie. Innanzitutto, sono state esaminate le stabilità del metanolo puro (M100) e del metanolo idrato (MH10), con il diesel come carburante di riferimento, applicando varie temperature: 10 °C, 20 °C e 30 °C. I risultati hanno mostrato che le combinazioni M100-diesel e MH10-diesel erano instabili. Pertanto, n-decanolo è stato utilizzato come cosolvente. Successivamente sono state valutate le caratteristiche di combustione e di emissione del motore manipolando tre proporzioni di miscele M100-diesel con n-decanolo. Tre miscele composte da 5, 10 e 15% di M100 con 20% di n-decanolo, indicate rispettivamente come M5, M10 e M15. Queste combinazioni sono state valutate tramite valutazione termogravimetrica e le loro proprietà fisico-chimiche sono state valutate corrispondenti all'ASTM. La pressione massima nel cilindro, il tasso di rilascio del calore e il tasso di aumento della pressione sono diminuiti rispettivamente del 10, 11 e 10% per le combinazioni M100/diesel/n-decanolo rispetto al gasolio. L'efficienza termica dei freni è diminuita del 10%, mentre il consumo specifico di carburante dei freni è aumentato del 10% per le combinazioni rispetto al diesel. I livelli di NOx e di opacità dei fumi sono diminuiti rispettivamente di circa il 30 e 50%, mentre CO e UHC sono aumentati di circa il 50 e 60% per le miscele rispetto al gasolio.

L’utilizzabilità economica e la disponibilità dell’energia sono sfide fondamentali che influenzano la nostra vita quotidiana1. Di conseguenza, il riconoscimento dell’idoneità di combustibili alternativi da utilizzare nei sistemi di combustione, compresi i motori ad accensione spontanea (CI), rappresenta una sfida imperativa2. Inoltre, l’utilizzo di oli di petrolio aumenta drasticamente le concentrazioni di CO2 nell’ambiente. A questo proposito, è stato raccomandato l’uso di combustibili derivati ​​da fonti ecologiche, inclusi biodiesel e alcoli, per ridurre i rischi derivanti dai sottoprodotti della combustione2,3.

Proprio il metanolo è stato identificato negli ultimi anni come un promettente carburante sostitutivo. Ciò è attribuito ai suoi fornitori diffusi, alla produzione di massa e alle discrete risorse fisiche e chimiche4. Di conseguenza, il metanolo è considerato un carburante alternativo che è diventato una delle opzioni essenziali per la combustione ecologica nei motori ad accensione spontanea5,6. Tuttavia, alcune preoccupazioni sono associate alla manipolazione del metanolo (M100), compreso il percorso sostitutivo, l'innesco a freddo, l'ostacolo all'accensione in situazioni di carico parziale e la fluttuazione della combustione7. L'aspetto estremamente essenziale del carburante non convenzionale stabilito per i motori ad accensione spontanea è il suo numero di cetano (CN), che è piccolo per l'M1001. Inoltre, la fattibilità dell'M100 è stata esaminata per secoli combinandolo con il gasolio attribuendogli la rinnovabilità e la sostanza O2, che ridurrebbe drasticamente le conseguenti concentrazioni di fuliggine7,8. Anche la quantità di NOx creata da M100 è ridotta al minimo grazie al suo elevato calore latente di vaporizzazione (LHV) che abbassa la temperatura di combustione. Ulteriori vincoli dell'M100 come alternativa al carburante diesel comprendono il suo minor potere calorifico (HV) e le preoccupazioni sulla costanza della combinazione mentre è miscelato con il carburante9,10.

Il metanolo (M100) può essere utilizzato nei motori ad accensione spontanea utilizzando due tecniche, inclusa la modalità miscelata o la modalità doppia. La modalità di miscelazione prevede miscele di M100 e diesel utilizzando emulsionanti o cosolventi11, mentre nella modalità duale il metanolo viene impiantato individualmente nel collettore di aspirazione5,12. Il vantaggio principale della miscelazione di M100 e carburante diesel è che M100 viene successivamente inserito nella regione di combustione e appare in zone dove può ridurre sostanzialmente l'inquinamento. L'aggiunta di emulsionanti o cosolventi è stata considerata una soluzione per affrontare il problema della miscibilità5. Tipi limitati di ricerca hanno valutato gli effetti dell'inserimento dell'M100 in un collettore di scarico per alleviare l'effetto di raffreddamento dell'M10013. Nour et al.14 hanno esaminato l'aggiunta di etanolo e acqua nel collettore di scarico per eliminare le loro conseguenze endotermiche. Hanno riferito che si è verificato un aumento della pressione di picco nel cilindro, della pressione effettiva media e del ritardo di accensione per le miscele di etanolo/acqua rispetto al diesel.