بررسي آزمايشگاهی اثر افزايش دی متيل كربنات بر كارايی بنزين موتور درونسوز
محورهای موضوعی : شیمی کاربردیعلی اکبر میران بیگی 1 , نادر غلامی 2 * , محمد مهدی اسکندری 3
1 - دانشیار پژوهشکده توسعه فناوری‌های پالایش و فراورش نفت، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران.
2 - مربی (دکترا) پژوهشکده توسعه فناوری‌های شیمیایی، پلیمری و پتروشیمی، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران.
3 - استادیار مرکز پژوهش و توسعه فناوری‌های نانو و کربن، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران.
کلید واژه: دي¬متيل¬كربنات, آلودگي هوا, افزودنی‌های سوخت, بهبوددهنده‌هاي عدد اکتان, آلایندههای هیدروکربنی.,
چکیده مقاله :
ديمتيلكربنات (DMC) ویژگی بسيار خوبي برای آمیختن با بنزين موتور دارد. در این پژوهش، برای بهبود بازده، پايداري احتراق و کارایی مؤثر در كاهش آلاينده‌هاي احتراق در يك موتور درونسوز، DMC بهعنوان يك افزودني اكسيژن‌دار به بنزين افزوده شد و برای نخستین بار اثر آن بر بنزین بهعنوان افزودنی بررسی شد. در اين راستا، اثر احتراق بنزين پايه (100 درصد) و نسبتهاي آمیختگی 3، 6 و 9 درصد حجمي بر کارکرد موتوري و آلايندگي يك موتور چهار سيلندر بررسي شد. گازهاي خروجي اگزوز با يك تجزیه‌گر گازي ويژه اندازه‌گيري شد. نتیجههای بهدست‌آمده نشان داد كه آمیختن DMC با بنزين تأثیر نامطلوبی بر شاخصهای کیفی بنزین موتور نداشت و افزون بر قابلیت افزایش عدد اکتان بنزین پایه، موجب افزایش توان موتور، گشتاور، کاهش مصرف سوخت و کاهش آلایندههای HC و NOX و ذرههای معلق نیز شد. کربن مونوکسید هم تا حدود 29 درصد وزنی کاهش یافت. همچنین، مقدار هیدروکربن و ترکیبهای نیتروژن‌داره بهترتیب تا حدود 50 و 73 درصد وزنی در دور موتورهای متفاوت، کاهش داشتند.
Dimethyl carbonate (DMC) has excellent properties for mixing with gasoline. In this research, for the first time, the effect of dimethyl carbonate on gasoline as an additive was studied and investigated. In this regard, the effect of combustion of base gasoline (100%) and mixing ratios of 3, 6 and 9 volume percent on the engine performance and pollution of a four-cylinder engine was investigated. Exhaust gases were measured using a special gas analyzer. The obtained results showed that mixing DMC with gasoline did not have a negative effect on the quality indicators of motor gasoline. The octane number of base gasoline, engine power, and torque increased, and fuel consumption reduced. In addition, CO, HC, NOX pollutants, and suspended particles reduced. Carbon monoxide decreased by about 29 wt.%. The amount of hydrocarbons and nitrogen compounds showed a significant decrease of about 50 and 73 wt.%, respectively, at different engine speeds.
] Daud S, Hamidi MA, Mamat R. A review of fuel additives' effects and predictions on internal combustion engine performance and emissions. AIMS Energy. 2022;10(1):1-22. doi: org10.3934/energy.2022001
[2] Rahiman MK, Santhoshkumar S, Subramaniam D, Avinash A, Pugazhendhi A. Effects of oxygenated fuel pertaining to fuel analysis on diesel engine combustion and emission characteristics. Energy. 2022;239:122373. doi: org/10.1016/j.energy.2021.122373
[3] Oppong F, Xu C, Li X, Luo Z. Esters as a potential renewable fuel: A review of the combustion characteristics. Fuel Processing Technology. 2022;229:107185. doi: org/10.1016/j.fuproc.2022.107185
[4] Rodríguez-Fernández J, Ramos Á, Barba J, Cárdenas D, Delgado J. Improving fuel economy and engine performance through gasoline fuel octane rating. Energies. 2020;13(13):3499. doi: org/10.3390/en13133499
[5] Amaral LV, Santos ND, Roso VR, de Oliveira Sebastião RD, Pujatti FJ. Effects of gasoline composition on engine performance, exhaust gases and operational costs. Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2021;135:110196. doi: org/10.1016/j.rser.2020.110196
[6] Suzuki S, Takahashi E, Oguma M, Akihama K. Effect of blending dimethyl carbonate and ethanol with gasoline on combustion characteristics. fuels. 2023,4(4):441-53. doi: org/10.3390/fuels4040027
[7] Schifter I, González U, González-Macías C. Effects of ethanol, ethyl-tert-butyl ether and dimethyl-carbonate blends with gasoline on SI engine. Fuel. 2016;183:253-61. doi: org/10.1016/j.fuel.2016.06.051
[8] Pirouzfar V, Hakami M, Hassanpour zonoozi, M, Su CH. Improving the performance of gasoline fuels by adding methanol and methyl tertiary-butyl ether along with metal oxides titanium oxide and magnesium oxide. Energy. 2024;294:130687. doi: org/10.1016/j.energy.2024.130687
[9] Yang Q, Shao S, Zhang Y, Hou H, Qin C, Sun D, Liu Y. Comparative study on life cycle assessment of gasoline with methyl tertiary-butyl ether and ethanol as additives. Science of the total environment. 2020;724:138130. doi: org/10.1016/j.scitotenv.2020.138130
[10] Abdellatief TM, Ershov MA, Savelenko VD, Kapustin VM, Makhova UA, Klimov NA, et al. Advanced progress and prospects for producing high-octane gasoline fuel toward market development: State-of-the-art and outlook. Energy & Fuels. 2023;37(23):18266-90. doi: org/10.1021/acs.energyfuels.3c02541
[11] Abdellatief TM, Ershov MA, Kapustin VM, Chernysheva EA, Mustafa A. Low carbon energy technologies envisaged in the context of sustainable energy for producing high-octane gasoline fuel. Sustainable Energy Technologies and Assessments. 2023;56:103103. doi: org/10.1016/j.seta.2023.103103
[12] Estevez R, Aguado-Deblas L, Luna D, Bautista FM. An overview of the production of oxygenated fuel additives by glycerol etherification, either with isobutene or tert-butyl alcohol, over heterogeneous catalysts. Energies. 2019;12(12):2364. doi: org/10.3390/en12122364
[13] Yang B, Sun W, Moshammer K, Hansen N. Review of the influence of oxygenated additives on the combustion chemistry of hydrocarbons. Energy & Fuels. 2021;35(17):13550-68. doi: org/10.1021/acs.energyfuels.1c01841
[14] Pearce JM, Parncutt R. Quantifying global greenhouse gas emissions in human deaths to guide energy policy. Energies. 2023;16(16):6074. doi: org/10.3390/en16166074
[15] American Society for Testing and Material (ASTM USA Standards), Standard Test Method for Determination of MTBE, ETBE, TAME, DIPE, tertiary-Amyl Alcohol and C1 to C4 Alcohols in Gasoline by Gas Chromatography, ASTM D4815, 2022. doi: 10.1520/D4815-99
[16] Yang B, Yang Z, Wei J, Yin Z, Zeng Y, Qian Y, et al. Oxidation-induced variations in the physical and fragmentation characteristics of exhaust soot from DMC-diesel blend: effect of NO presence in the air atmosphere. Fuel. 2024;370:131817. doi: org/10.1016/j.fuel.2024.131817
[17] Wang Q, Ni J, Huang R. The potential of oxygenated fuels (n-octanol, methylal, and dimethyl carbonate) as an alternative fuel for compression ignition engines with different load conditions. Fuel. 2022;309:122129. doi: org/10.1016/j.fuel.2021.122129
[18] Abdalla AO, Liu D. Dimethyl carbonate as a promising oxygenated fuel for combustion: A review. Energies. 2018;11(6):1552. doi: org/10.3390/en11061552