バイオディーゼルNOx影響の基礎研究
ディーゼル燃焼におけるNOx形成は、主に燃焼空気からの窒素が高温で酸化される熱メカニズムを介して起こる。 燃焼温度が高くなったり、高温での滞留時間が長くなったりするとNOxが増加し、バイオディーゼルがNOx排出量に及ぼす影響に関する基礎研究では、バイオディーゼルがこれらの要因にどのように影響, 研究は、より高い燃焼温度または温度での滞留時間は、バイオディーゼルのために由来することができることを示している：（1）燃料化学の違いの直接,2009)および(2)バイオディーゼルの異なる機械的性質によって引き起こされるタイミングの変化またはバイオディーゼルに対するエンジン制御システムの応答によるパラメータ設定の変化などのエンジン応答効果(Eckerle et al., 2008).,
Muellerと同僚の包括的な研究（2009）は、大豆由来のバイオディーゼル燃焼がNOx排出量にどのように影響するかを説明するために提案されている多くの可能なメカニズムを評価した。 初期の仮説は、バイオディーゼル中の酸素の存在は、シリンダ内のすすの生産を減少させるということでした。 煤は非常に効果的な放熱体であるため、煤の減少は火炎温度を上昇させ、したがってＮｏｘを増加させる可能性がある（Cheng et al., 2006)., 放射熱損失を測定することにより、Muellerと同僚は、放射熱伝達が火炎温度において重要な役割を果たすことを示し、したがって、それはNOx排出量に影響を与えるが、b100で観測されたNOxの増加と直接相関しないことを示した。
Muellerと同僚（2009）はまた、軽いエンジン負荷では、炭化水素よりもバイオディーゼルの燃焼が速く、ピークバルクガス温度が高く、エンジンサイクルの早い時期に起こることを示した。, NOx生成はより高い温度で好まれ、その熱形成は典型的なエンジン燃焼時間に匹敵する反応速度で起こるので、B100からのより早く、より熱い反応シナリオはより多くのNOxを生成する。 しかしながら、Ｍｕｅｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ． ほとんどのNOxが生成されるより高い負荷で同様の燃焼効果を示すことができず、この効果がバイオディーゼルに関連するより高いNOxの主な理由で,
別の初期の仮説は、バイオディーゼル中に存在する二重結合がより高い断熱火炎温度を引き起こし、拡散火炎の炎前面でより高い温度をもたらす この仮説は、より高度に不飽和原料からのバイオディーゼルに対するより高いレベルのＮｏｘ排出量を示す結果と一致する（McCormick et al., 2001). Chengと共同研究者(2006)は、この仮説を否定するオレイン酸メチルの平衡計算の結果を提示している。, しかし、Ban-Weissと同僚（2007）は、化学速度論モデルに基づいて断熱火炎温度の計算を行い、不飽和化に関連する重大な影響を見出した。 Muellerら(2009)はこれらの計算を再検討したが、バイオディーゼルの断熱火炎温度はディーゼルのような分子よりも低く、この効果がより高いNOxの原因となることはできないと結論づけた。,
ほとんどのNOxが形成される高負荷では、Muellerと同僚は、バイオディーゼル（およびおそらく他の酸素化された燃料）が反応混mixtureの化学量論を酸素当量比1に近づけ、したがってより高い火炎温度を有することを示している。 この変化は予混合自己点火中および火炎離脱長の近くの立っている予混合自己点火ゾーンで起こる。 これらのリッチゾーンにおける燃料酸素の存在は、空対燃料比を増加させ、高負荷条件下で著しく高い温度およびNOxの増加をもたらす。,
別の燃料化学効果は、いくつかの条件下でNOx形成の最大30％を占めるprompt（またはFenimore）NOの形成の増強である可能性がある（Miller&Bowman、1989）。 プロンプトNOは、ラジカル炭化水素種と窒素との反応によって形成され、最終的にNOの形成につながる。 Hess and coworkers(2005)は、不飽和化合物が熱分解および燃焼中により高いレベルのラジカルを形成する可能性があることを指摘した。 Ｎｏｘを低減するためのラジカルスカベンジング酸化防止添加剤の可能性を調べた。, あり、かつ抗酸化物質の試験がNOx排出量、エンジンの下で解析する
NOxは、バイオディーゼルの特性に対する機械的または電子的なシステム応答によっても増加させることができる。 Van Gerpenらは、石油ディーゼルに比べてバイオディーゼルの圧縮性（または音速）の体積弾性率が高いことによって引き起こされる燃料噴射タイミングのシフトの結果としてNOxが増加する可能性があると仮定している（Tat&Van Gerpen,2003;Monyem et al., 2001)., この特性の違いは、燃料ポンプ圧力波のインジェクタ針へのより迅速な転送を引き起こす可能性があります。 この変化した移動は、以前のニードルリフトとＮｏｘ増加の一部を占めるかもしれない注入タイミングのわずかな進歩を引き起こした。 Szybist and Boehman(2003)もこの効果を調べた。 彼らは大豆B100が注入のタイミングの1°前進および燃焼の開始のほぼ4°前進を作り出すことを見つけました。, 体積弾性率効果はポンプラインノズルおよびユニット噴射システムには適用できるが，”圧力波の急速な移動”が起こらない高圧コモンレールシステムには適用できない。
Eckerleと同僚（2008）は、より一般的にバイオディーゼルに対する機械的および電子制御システムのエンジン応答を調べた。 彼らの研究は、高速および負荷では、拡散火炎燃焼が支配的である場合、バイオディーゼル燃焼は従来のディーゼル燃料に比べてNOxに影響を与えないことを示している。, しかし、バイオディーゼルの体積エネルギー含有量が低いと、EGRフローおよびその他のパラメータが変化し、これらの条件下でNOxが3％から4％増加する。 より低い速度およびより軽い負荷で、予混合された燃焼が支配的であるとき、バイオディーゼルの燃焼化学効果は約5%窒素化合物を増加させました。 しかし、バイオディーゼルはまた、エンジンのパラメータをNOxを減少させるように変化させ、正味の効果は1％未満であった。 NOxに対するバイオディーゼルの効果は、ディーゼル燃料の芳香族content有量を31.4％から8.4％に変化させる効果よりも小さかった。, バイオディーゼルがNOx排出量に与える影響は、エンジン設計、制御システムアーキテクチャ、および較正に大きく依存することは明らかであり、これらの要
既存のエンジンを校正して、バイオディーゼルに応答して負の排出影響を与えないようにすることが可能です。 予想通り、噴射タイミングを遅らせることでNOxを低減することができ、PM削減に対する有効性のいくらかの損失と燃費のいくらかの削減が可能, 例えば、Ortech(1995)とStotler and Human(1995)によって行われた研究では、タイミングを遅らせるとNOx排出量が減少し、B20からのPM排出量が基本ディーゼルレベルより約4％ FEVエンジン技術(1994)は、従来のディーゼルのものと比較して、ディーゼルとの様々な大豆バイオディーゼルブレンドの噴射タイミング、噴射圧力、EGRを調査しました。 10%から30%の大豆のメチルエステルの比較的低い混合のレベルは50%および100%の高いブレンドよりエンジンの地図上のエンジン変数変更に敏感でした。, これらの低いバイオディーゼルブレンドレベルについては、固定レベルのPMでNOxを低下させることが可能であったが、エンジンのタイミングと圧力変化 アイルランドと同僚(2009)は、EGR率を高め、エンジンタイミングを進めるためにエンジンキャリブレーションを変更することにより、燃料効率を高め、PMレベルを石油ディーゼル バイオディーゼルの運転のためのエンジン校正の最適化は、将来の研究の重要な領域である可能性があります。