Normal Butanol Additive in Methanol-Gasoline Blends Fired in a Spark Ignition Single Cylinder Engine : Effects on Combustion and Emission Characteristics

Abstract

The effect of firing n-butanol additives in methanol-gasoline blends is compared with that of methanol-gasoline blends of total alcohol volume of 10 to 90 % in gasoline fuel (GF). The comparison was based on combustion and regulated remission characteristics. Tests were carried out on a BASF octane rating engine. Higher volatility and lower energy content of methanol-gasoline blends used were improved by the addition of n-butanol to the blends. Additives of n-butanol was recommended for the shortening combustion duration; reducing engine-out oxygen a benefit for downsizing the intake manifold and raising the heating value of fuel mixture.

Добавление дозированной спиртовой добавки, которая используется в стандартных бензиновых топливах, ограничивается в связи с пониженной энергией (теплотой сгорания) спирта, однако энергия топлива возрастает при использовании в метанол-бензиновой смеси, помимо имеющейся, другой спиртовой добавки — н-бутанола. При этом благодаря пониженной летучести н-бутанола ослабляются проблемы с топливной системой двигателя, обусловленные повышенной летучестью метанол-бензиновых смесей. Цель работы состояла в определении преимуществ использования двойных спиртовых смесей с бензином (DAG) по сравнению с односпиртовыми смесями (SAG). Содержание спиртов в смеси превышало 30 % (об.). Воздействие горючих спиртовых добавок н-бутанола к метанол-бензиновым смесям (DAG) сравнивается с таковым при использовании метанол-бензиновых смесей (SAG) для случаев содержания спиртов от 10 до 90 % (об.) в бензиновом топливе. Сравнение основывалось на характеристиках горения по степени приближения к регламентируемым показателям вредных выбросов: NOx, CO, UHC (несгоревшие углеводороды). Испытания проводились на двигателе фирмы BASF с пересчетом мощности (по октану). Установлено, что выбросы UHC сокращались в большей степени при работе с SAG, чем при использовании DAG. Повышение доли спирта в бензиновом топливе сопровождается незначительным уменьшением выбросов NOx. При этом выбросы UHC для смесей минимальны, когда содержание NOx максимально, и наоборот. Установлено, что рост NOx ® (NOx)max при высоких температурах сопровождается минимизацией выбросов СО и UHC. Рекомендуется добавление н-бутанола для сокращения продолжительности горения и снижения содержания кислорода на выходе из двигателя как основа сокращения габаритов впускного (всасывающего) трубопровода и повышения теплоты сгорания топливной смеси.

Додавання нормального бутанола до метанол-бензиновым сумішей, що спалюються в одноциліндровому двигуні з іскровим запаленням : Вплив на характеристики горіння та утворення шкідливих речовин Додавання дозованої спиртової домішки, яка використовується у стандартних бензинових паливах, обмежується у зв’язку зі зниженою енергією (теплотою згоряння) спирту, проте енергія палива зростає при використанні у метанол-бензиновій суміші, окрім тієї, що є, іншої спиртової домішки — н-бутанола. При цьому завдяки зниженій летючості н-бутанола ослаблюються проблеми з паливною системою двигуна, зумовлені підвищеною летючістю метанол-бензинових сумішей. Мета роботи полягала у визначенні переваг використання подвійних спиртових сумішей з бензином (DAG) у порівнянні з односпиртовими сумішами (SAG). Вміст спиртів у суміші перевищував 30 % (об.). Дія горючих спиртових домішок н-бутанола до метанол-бензинових сумішей (DAG) порівнюється з такою при використанні метанол-бензинових сумішей (SAG) для випадків вмісту спиртів від 10 до 90 % (об.) у бензиновому паливі. Порівняння грунтувалося на характеристиках горіння за мірою наближення до регламентованих показників шкідливих викидів: NOx, CO, UHC (незгорілі вуглеводні). Випробування проводилися на двигуні фірми BASF з перерахунком потужності (за октаном). Встановлено, що викиди UHC скорочувалися більшою мірою при роботі з SAG, ніж при використанні DAG. Підвищення долі спирту у бензиновому паливі су-проводжується незначним зменшенням викидів NOx. При цьому викиди UHC для сумішей мінімальні, коли вміст NOx максимальний, та навпаки. Встановлено, що зростання NOx → (NOx)max при високих температурах супроводжується мінімізацією викидів СО та UHC. Рекомендовано додавання н-бутанола для скорочення тривалості горіння та зниження вмісту кисню на виході з двигуна як основа скорочення габаритів впускного (всмоктуючого) трубопроводу та підвищення теплоти згоряння паливної суміші.