Perusoikeuksien Tutkimukset Biodieselin NOx Vaikutus
NOx: n muodostuminen dieselin palaminen tapahtuu pääasiassa kautta lämpö mekanismi, jossa typpeä palamisilman hapetetaan korkeassa lämpötilassa. Korkeampi palamisen lämpötila tai pidempi viipymäaika korkeissa lämpötiloissa johtaa lisääntyneeseen typen Oksidien, ja keskeisiä tutkimuksia vaikutus biodieselin NOx-päästöt ovat keskittyneet miten biodiesel vaikuttaa näihin tekijöihin., Tutkimus on osoittanut, että korkea palamisen lämpötila tai asuinpaikka kertaa lämpötila voi olla peräisin biodieseliä alkaen: (1) palaminen vaikutuksia, jotka tapahtuvat sylinterin suoraa seurausta eroista polttoaineen kemia (Mueller et al., 2009) ja (2) moottori vastaus vaikutukset, kuten muutokset ajoitus aiheuttama biodiesel on erilaisia mekaanisia ominaisuuksia tai muutoksia parametrien asetukset aiheuttama vaste moottorin ohjausjärjestelmä biodiesel (Eckerle et al., 2008).,
kattava tutkimus Mueller ja työtoverit (2009) on arvioinut monia mahdollisia mekanismeja, joita on ehdotettu selittämään, miten soija-johdettu biodieselin palamista vaikuttaa NOx-päästöjä. Varhainen hypoteesi oli, että hapen esiintyminen biodieselissä vähentää sylinterinmuotoista nokituotantoa. Koska noki on erittäin tehokas lämpö jäähdytin, vähentää noki saattaa nostaa liekin lämpötilaa ja siten lisätä NOx (Cheng et al., 2006)., Mittaamalla säteilevä lämpö tappio, Mueller ja työtovereiden osoittavat, että säteilevä lämmönsiirto on merkittävä rooli liekin lämpötila; näin ollen se vaikuttaa NOx-päästöihin, mutta ei suoraan korreloi kasvaa NOx havaittu B100.
Mueller ja työtoverit (2009) osoitti myös, että valo moottorin kuormitus, palaminen tapahtuu nopeammin biodieseliä kuin hiilivedyt ja että huippu irtolastina olevan kaasun lämpötila on korkeampi ja esiintyä aiemmin engine cycle., Koska NOx-tuotanto on suosinut korkeammissa lämpötiloissa ja sen lämpö muodostumista tapahtuu reaktio hinnat verrattavissa tyypillinen moottorin palamisen kertaa aikaisemmin ja kuumempi reaktio skenaarioita B100 tuottaa enemmän NOx-päästöjä. Mueller et al. emme voineet näytä vastaavan poltto-vaikutukset suurempia kuormia, jossa useimmat NOx on tuotettu, mikä viittaa siihen, että tämä vaikutus ei ole tärkein syy korkeammat NOx-liittyvät biodieseliä.,
Toinen varhainen hypoteesi on, että kaksoissidosten läsnä biodieseliä voi aiheuttaa korkeampi adiabaattinen liekin lämpötila, johtaa korkeampi lämpötila liekki edessä diffuusio liekki. Tämä hypoteesi on yhdenmukainen sellaisten tulosten kanssa, jotka osoittavat, että erittäin tyydyttymättömistä raaka-aineista peräisin olevan biodieselin NOx-päästöt ovat korkeammat (McCormick et al., 2001). Cheng ja coworkers (2006) esittävät metyylioleaatin tasapainolaskelmien tuloksia, jotka kumoavat tämän hypoteesin., Kuitenkin, Ban-Weiss ja työtovereiden (2007) suorittaa laskelmat adiabaattinen liekin lämpötila perustuu kemiallisten kineettisiä malleja ja löysi merkittäviä vaikutuksia, jotka liittyvät unsaturation. Mueller ja työtoverit (2009) revisited nämä laskelmat, mutta totesi, että adiabaattinen liekin lämpötila biodieseliä olivat alhaisemmat kuin diesel-kuten molekyylit ja päätellä, että tämä vaikutus voi olla syy enemmän NOx-päästöjä.,
suuren kuormituksen, jossa useimmat NOx on muodostettu, Mueller ja työtovereiden osoittavat, että biodiesel—ja mahdollisesti muita happipitoista polttoaineiden aiheuttaa reagoi seos on stoikiometria lähempänä happi vastaavuuden suhde on 1 ja, näin ollen, korkeampi liekin lämpötila. Tämä muutos tapahtuu aikana sekoitetut itsesytty ja pysyvän sekoitetut itsesytty alueella lähellä liekki lift-off pituus. Polttoaineen hapen läsnäolo näillä rikkailla alueilla lisää ilman ja polttoaineen välistä suhdetta, mikä johtaa merkittävästi korkeampiin lämpötiloihin ja NOx: n kasvuun korkeissa kuormitusolosuhteissa.,
Toinen polttoaineen kemian vaikutus saattaa olla lisälaite muodostumista nopea (tai Fenimore) N, jonka osuus voi olla jopa 30% NOx: n muodostuminen tietyissä olosuhteissa (Miller & Bowman, 1989). Prompt NO muodostuu radikaalien hiilivetylajien ja typen välisellä reaktiolla, joka johtaa lopulta NO: n muodostumiseen. Hess ja coworkers (2005) totesivat, että tyydyttymättömät yhdisteet voivat muodostaa suurempia radikaaleja pyrolyysin ja palamisen aikana. He selvittivät radikaalien keräämien antioksidanttisten lisäaineiden mahdollisuuksia typen oksidien vähentämiseen., Joidenkin, mutta ei kaikkien, testattujen antioksidanttien osoitettiin vähentävän analysoitavan Moottorin NOx-päästöjä.
NOx voidaan lisätä myös mekaanisen tai elektronisen järjestelmän vaste ominaisuuksia biodieseliä. Van Gerpen ja yhteistyökumppaneita on oletettavaa, että NOx voi lisätä seurauksena muutos polttoaineen ruiskutuksen ajoitus aiheuttama korkeampi bulk modulus kokoonpuristuvuus (tai äänen nopeus) biodieselin suhteessa dieselöljyä (Tat & Van Gerpen, 2003; Monyem et al., 2001)., Tämä ero ominaisuuksissa saattaa johtaa Polttoainepumpun paineaallon nopeampaan siirtymiseen injektioneulaan. Tämä muuttaa siirto aiheutti aikaisemmin neula hissi ja pieni etukäteen ruiskutuksen ajoitus, joka saattaa selittää vain murto-osan NOx lisätä. Myös szybist ja Boehman (2003) tutkivat tätä vaikutusta. He huomasivat, että soija B100 tuottaa 1° etukäteen ruiskutuksen ajoitus ja lähes 4° etukäteen aloittaa palamisen., Bulk modulus vaikutus näyttää olevan sovellettavissa pumppu-line suutin ja yksikön injektio järjestelmiä, mutta ei korkea-paine common rail-järjestelmiä, joissa ”nopea siirto paine-aalto” ei tapahdu.
Eckerle ja työtovereiden (2008) tutki moottorin vaste mekaaniset ja elektroniset, valvontajärjestelmät biodieselin yleisemmin. Niiden tutkimus osoittaa, että biodieselin polttamisella ei suurilla nopeuksilla ja kuormituksilla ole vaikutusta NOx: ään verrattuna tavanomaiseen dieselpolttoaineeseen, kun diffuusiotulen poltto on hallitsevaa., Biodieselin pienempi tilavuusenergiasisältö aiheuttaa kuitenkin muutoksia EGR-virtaukseen ja muihin parametreihin, mikä johtaa NOx: n 3-4 prosentin kasvuun näissä olosuhteissa. Alemmilla nopeuksilla ja kevyempiä kuormia, kun sekoitetut palaminen on hallitseva, biodiesel, palamisen kemia aiheuttamia typen Oksidien kasvavan noin 5%. Biodiesel aiheutti kuitenkin myös moottoriparametrien muuttumisen typen oksidien poistoa vähentävällä tavalla, jolloin nettovaikutus oli alle 1%. Biodieselin vaikutus NOx: ään oli pienempi kuin dieselpolttoaineen aromaattisen pitoisuuden vaihtelu 31,4 prosentista 8,4 prosenttiin., Selvästi vaikutus biodieselin NOx-päästöt ovat erittäin riippuvaisia moottorin suunnittelu -, ohjaus-järjestelmän arkkitehtuuri, ja kalibrointi; nämä tekijät todennäköisesti huomioon monenlaisia NOx-päästöjen vaikutukset, joita on havaittu täydessä mittakaavassa moottorin testit.
olemassa olevat moottorit on mahdollista kalibroida niin, että niillä ei ole negatiivista päästövaikutusta biodieselin suhteen. Kuten odotettua, hidastavat ruiskutuksen ajoitus voi vähentää NOx, joitakin menetys tehokkuutta PM vähentäminen ja jotkut vähentäminen polttoainetaloutta., Esimerkiksi tutkimukset suoritetaan Ortech (1995) ja Stotler ja Ihmisen (1995), hidastavat ajoitus johti vähentää NOx-päästöjä ja lisääntynyt PM-päästöt B20 noin 4% pohjan yläpuolella diesel tasolla. FEV Engine-Tekniikka (1994) on tutkinut ruiskutuksen ajoitus, ruiskutuspaine, ja EGR eri soija biodiesel sekoittuu dieseliin verrattuna niihin perinteisiin diesel. Suhteellisen alhaiset sekoitustasot, 10-30% soijametyyliesteri, reagoivat paremmin Moottorin parametrimuutoksiin Moottorin kartalla kuin korkeat 50-100% sekoitukset., Näistä pienempi biodieselsekoituksen tasoilla, se oli mahdollista alentaa NOx-kiinteillä tasoilla PM, mutta ei samanaikaisesti vähentää PM-ja NOx-käyttämällä moottorin ajoitus ja paineen muutoksia. Irlanti ja työtoverit (2009) osoitti, että se oli mahdollista lisätä polttoaineen tehokkuutta ja pitää PM-tasojen alla, että dieselöljyä, ja vähentää NOx-muuttamalla moottorin kalibrointi lisätä EGR hinnat ja etukäteen moottorin ajoitus. Moottorin kalibroinnin optimointi biodieselin käyttöä varten voi olla tärkeä osa tulevaa tutkimusta.