CRDIディーゼルエンジンにおけるムクロジ種子油バイオディーゼル性能の実験的評価

Jun 15, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 5699 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

CI エンジンの代替燃料に対する継続的な需要により、バイオディーゼルベースの研究は世界中で支持を受けています。 この研究では、バイオディーゼルを作成するためにエステル交換プロセスによって生成されたムクロジ種子油を使用します。 それはBDSS（ムクロジ種子のバイオディーゼル）と呼ばれます。 基準に従ってオイルの品質が認められているため、3 つの異なるブレンドと純粋なディーゼルが CRDI (コモンレール直噴) エンジンでテストされました。 ブレンドの説明は、10BDSS (10% BDSS + 90% ディーゼル)、20BDSS (20% BDSS + 80% ディーゼル)、および 30BDSS (30% BDSS + 70% ディーゼル) です。 燃焼、性能、汚染に関する関連テストの結果は、100% ディーゼル燃料を使用して達成された結果と比較されました。 この場合、混合によりブレーキの熱効率がディーゼルより悪くなり、残留排出量が減り、NOx 排出量が増加します。 優れた結果は 30BDSS によって得られ、BTE 27.82%、NOx 排出量 1348 ppm、ピーク圧力 78.93 bar、熱発生率 (HRR) 61.15 J/deg、CO (0.81%)、HC (11 ppm)、煙の不透明度は 15.38%。

研究に基づいた天然資源からの代替燃料は、現在の化石燃料需要基準の中で最も集中している分野です。 従来の燃料資源は減少するだけでなく、環境への排出量も増加しており、生物に悪影響を及ぼし、環境の実現可能性に影響を与えています1。 食べられる植物油と食べられない植物油のさまざまな種類の種子から生産できるバイオディーゼルは数多くあります。 また、非常に多くのバイオディーゼルも、自然界および人工の廃棄物から生成されます。

Venkatesan ら 2 は、重負荷 CI エンジン (建設、荷役、農業機械) による粒子状物質と NOx 排出量は、NOx と PM が 70% と 85% 増加するため、2035 年自体も増加すると述べています。 PM の過剰な吸入は早死にをもたらします3。 Jayabal et al.4 は、CI エンジンから発生する煙の不透明さは生命に有害であり、心臓病や呼吸障害を引き起こすと述べています。

バイオディーゼルは、CI エンジンで使用される燃料の 1 つです。 ディーゼルを使用した場合と使用しない場合の生体材料の真実について、さまざまな研究によって非常に多くの研究が行われています。 バイオディーゼルの調製にはさまざまな方法が利用可能です5。 その中でもエステル交換は、バイオディーゼルを抽出するための最も簡単で最良の方法の 1 つです6。

Zimmerman et al.7 は、エステル化プロセスに基づく課題とそれらの問題を克服する方法について明確に説明しています。 Muthukumaran et al.8 は、エステル交換プロセスによるマドゥカ インディカ油からのバイオディーゼル生産を扱っています。 彼らは、カリウムヒドラジドがバイオディーゼル生産プロセスにより良い影響を与えると述べました。 油を 60 °C で 1 時間半、メタノール (0.32%) と触媒 (1.5%) で処理すると、バイオディーゼル収率 51% が得られます。

Moradi et al.9 は、ヒマ種子からのバイオディーゼルの生産に影響を与える要因を扱っています。 彼らはソックスレー抽出器で練習します。 油の抽出に使用される溶媒はアセトンとメタノールです。 75 °C の温度で 6 時間メインライニングを行うと、収率に関してより良い結果が得られました。 Kamil et al.10 は、CRDI エンジンにおける七面鳥ラードと豚ラードのバイオディーゼル ブレンドを扱っています。 メチルエステルを含むディーゼル混合物は、一酸化炭素 (20%)、二酸化炭素 (6%)、および炭化水素の排出 (9%) の発生を減らしました。

Alptekin et al.11 は、さまざまな負荷で CRDI エンジンで燃料として使用される植物油のメチルエステルとエチルエステルを扱っています。 実験結果から、検討した燃料はディーゼル燃料よりもピーク圧力が低く、熱発生率が高く、燃料消費量が高いことが明確に述べられています。 パイロット噴射とメイン噴射のタイミングはディーゼル噴射のタイミングよりも高かった。 Yingqun et al.12 は、異なる噴射圧力を使用した CRDI エンジンでのパーム油のバイオディーゼルを扱っています。 燃料噴射圧力の増加により、NOx 排出量が増加し、高負荷時の PM、CO、HC 排出量が減少します。