Základní Studium Bionafty NOx Dopad
tvorba NOx při spalování nafty dochází především prostřednictvím tepelné mechanismus, kde dusíku ze spalovacího vzduchu se oxiduje při vysoké teplotě. Vyšší teploty spalování nebo delší doba zdržení při vysokých teplotách vedou ke zvýšení NOx a základní studie vlivu bionafty na emise NOx se zaměřily na to, jak bionafta ovlivňuje tyto faktory., Výzkum ukázal, že vyšší teploty spalování nebo doby pobytu při teplotě mohou pocházet z bionafty: (1) účinky spalování, které se vyskytují ve válci v přímém důsledku rozdílů v chemii paliva (Mueller et al., 2009) a (2) účinky odezvy motoru, jako jsou změny časování způsobené různými mechanickými vlastnostmi bionafty nebo změny nastavení parametrů způsobené reakcí řídicího systému motoru na bionaftu (Eckerle et al., 2008).,
komplexní studii Müller a spolupracovníci (2009) hodnocena mnoha možných mechanismů, které byly navrženy, aby vysvětlil, jak sója odvozené spalování bionafty ovlivňuje emise NOx. Časná hypotéza spočívala v tom, že přítomnost kyslíku v bionaftě snižuje produkci sazí ve válcích. Vzhledem k tomu, saze je vysoce účinný tepelný chladič, snížení sazí může zvýšit teplotu plamene a tím zvýšit NOx (Cheng et al., 2006)., Měřením sálavých tepelných ztrát Mueller a spolupracovníci ukazují, že přenos sálavého tepla hraje významnou roli při teplotě plamene; proto ovlivňuje emise NOx, ale přímo nesouvisí se zvýšením Nox pozorovaným pro B100.
Mueller a kolegové (2009) také ukázala, že v lehké zatížení motoru, spalování dochází k rychlejší pro bionaftu, než pro uhlovodíků a že vrchol hromadné plynu, teploty jsou vyšší a objevit dříve v cyklu motoru., Od NOx produkce je upřednostňován při vyšších teplotách a jeho tepelné formace se vyskytuje v reakci sazby srovnatelné s typickou spalovací motor krát, starší a teplejší reakce scénáře z B100 produkovat více emisí NOx. Mueller a kol. nebyly schopny vykazovat podobné účinky spalování při vyšších zatíženích, kde se vyrábí nejvíce NOx, což naznačuje, že tento účinek není hlavním důvodem vyššího NOx spojeného s bionaftou.,
Další brzy hypotéza je, že dvojné vazby přítomné ve bionafty může způsobit vyšší adiabatické teploty plamene, což vede k vyšší teplotě na plamen před šíření plamene. Tato hypotéza je v souladu s výsledky vykazujícími vyšší úrovně emisí NOx pro bionaftu z vysoce nenasycených surovin (McCormick et al., 2001). Cheng a spolupracovníci (2006) představují výsledky rovnovážných výpočtů pro methyloleát, které tuto hypotézu vyvracejí., Nicméně, Ban-Weiss a spolupracovníci (2007) provádí výpočet adiabatické teploty plamene na základě chemické kinetické modely a zjistil významné dopady spojené s nenasycenosti. Müller a spolupracovníci (2009) revisited tyto výpočty ale zjistil, že adiabatické teploty plamene pro bionaftu byly nižší než pro diesel-jako molekuly a závěru, že tento vliv nemůže být příčinou vyšších emisí NOx.,
Při vysokém zatížení, kde se většina NOx se tvoří, Müller a spolupracovníci ukazují, že bionafta—a případně další okysličená paliva—způsobuje reagující směsi mají stechiometrii blíže ke kyslíku rovnocennosti poměru 1, a tudíž mají vyšší teplota plamene. Tato změna nastane v průběhu směsi při požáru a stálým směsi při požáru zóně v blízkosti plamene lift-off délku. Přítomnost palivového kyslíku v těchto bohatých zónách zvyšuje poměr vzduchu k palivu, což vede k výrazně vyšším teplotám a ke zvýšení NOx za podmínek vysokého zatížení.,
Další paliva chemie efektem by mohlo být posílení tvorby řádku (nebo Fenimore) NE, což může představovat až 30% tvorbu NOx za určitých podmínek (Miller & Bowman, 1989). Prompt NO vzniká reakcí radikálních uhlovodíkových druhů s dusíkem, což nakonec vede k tvorbě NO. Hess a spolupracovníci (2005) poznamenali, že nenasycené sloučeniny mohou během pyrolýzy a spalování vytvářet vyšší hladiny radikálů. Zkoumali potenciál radikálních čistících antioxidačních přísad ke snížení NOx., Ukázalo se, že některé, ale ne všechny, testované antioxidanty snižují emise NOx pro analyzovaný motor.
NOx lze také zvýšit mechanickou nebo elektronickou odezvou systému na vlastnosti bionafty. Van Gerpen a spolupracovníci předpokládali, že NOx se může zvýšit v důsledku posunu v časování vstřiku paliva způsobené vyšší bulk modul stlačitelnosti (nebo rychlost zvuku) bionafty vzhledem k motorové nafty (Tat & Van Gerpen, 2003; Monyem et al., 2001)., Tento rozdíl ve vlastnostech může způsobit rychlejší přenos tlakové vlny palivového čerpadla na injekční jehlu. Tento změněný přenos způsobil dřívější zvedání jehly a malý pokrok v časování injekce, který by mohl představovat zlomek nárůstu NOx. Szybist a Boehman (2003) také zkoumali tento účinek. Zjistili, že sója B100 produkuje 1 ° předem v časování vstřikování a téměř 4 ° předem na začátku spalování., Efekt hromadného modulu se zdá být použitelný pro systémy vstřikování trysek a jednotek, ale ne pro vysokotlaké systémy common rail, ve kterých nedochází k „rychlému přenosu tlakové vlny“.
Eckerle a spolupracovníci (2008) zkoumali obecněji odezvu motorů mechanických a elektronických řídicích systémů na bionaftu. Jejich studie ukazuje, že při vysokých rychlostech a zatížení, bionafty spalování nemá vliv na NOx oproti konvenční motorové nafty, když šíření plamene spalování je dominantní., Nižší objemový energetický obsah bionafty však způsobuje změny průtoku EGR a dalších parametrů, což za těchto podmínek vede ke zvýšení NOx o 3% až 4%. Při nižších rychlostech a lehčích zatíženích, kdy dominuje premixované spalování, způsobily účinky chemie spalování bionafty nárůst NOx asi o 5%. Bionafta však také způsobila změnu parametrů motoru způsobem, který snížil NOx, takže čistý účinek byl menší než 1%. Účinek bionafty na NOx byl menší než účinek změny aromatického obsahu motorové nafty z 31, 4% na 8, 4%., Jasně vliv bionafty na emise NOx budou vysoce závislé na konstrukci motoru, kontrola systému, architektury a kalibrace; tyto faktory pravděpodobně účtu pro širokou škálu emisí NOx dopady, které byly pozorovány v plném rozsahu zkoušky motorů.
je možné kalibrovat stávající motory tak, aby neměly negativní emisní dopad v reakci na bionaftu. Jak se očekávalo, zpomalení časování vstřikování může snížit NOx, s určitou ztrátou účinnosti pro snížení PM a určitým snížením spotřeby paliva., Například, ve studiích prováděných Ortech (1995) a Stotler a Lidské (1995), zpomalující načasování mělo za následek snížení emisí NOx a zvýšení emisí ČÁSTIC, z B20 až o 4% nad základní diesel úrovni. Technologie motoru FEV (1994) zkoumala časování vstřikování, vstřikovací tlak a EGR pro různé směsi sójové bionafty s naftou ve srovnání s konvenčními naftovými motory. Relativně nízká úroveň prolnutí 10% až 30% sójového methylesteru reagovala na změny parametrů motoru na mapě motoru více než na vysoké směsi 50% a 100%., U těchto nižších úrovní směsi bionafty bylo možné snížit NOx na pevných úrovních PM, ale ne současně snížit PM a NOx pomocí časování motoru a změn tlaku. Irsko a spolupracovníci (2009) ukázal, že bylo možné zvýšit účinnost paliva a udržet PM úrovně nižší než u ropné nafty, při současném snížení emisí NOx změnou motoru kalibrace pro zvýšení EGR sazby a zálohy motor načasování. Optimalizace kalibrací motorů pro provoz na bionaftě může být důležitou oblastí budoucího výzkumu.