文摘

目前的工作进行一个实验比较分析的性能和排放废气的奥托循环有四个汽车时代。之间的比较是替代燃料如E10, E15, E20, 90年和95年每个商业化燃料辛烷值。实验测试与发动机负荷进行了相应的最大负荷的25%。进行测试后,可以达到以下结论:性能和发动机的有效参数,获得最佳指标,预期,E10汽油(90辛烷)。同时,E15(90辛烷)相比略有不同燃料E10汽油(90辛烷)的引用。关于排放,这是发现这些减少燃料中乙醇的浓度增加。

1。介绍

汽油是一种液体,挥发性、易燃化合物由碳和氢的原子(碳氢化合物),沸腾的温度从40°C到200°C,和各种形式的石蜡(脂肪族碳氢化合物)。汽油从石油中获得;不可再生自然资源是一个复合的有机来源形成的一个复杂的非齐次的碳氢化合物的混合物。另外,这是化石的结果。组成的碳氢化合物分子从最简单的和最小的CH4 -甲烷,与50多个复杂的和广泛的碳原子(1,2]。发现了相当大的变化参数,如颜色、密度、重力、粘度、热容、污染物等。3]。这些变化是由于不同比例的不同的碳氢化合物。汽油的辛烷值成为最相关的属性,因为它是高度相关的车辆发动机的性能。抗爆剂质量的度量,这意味着能力不会引起爆炸燃烧。汽油的辛烷值之间的85年和100年根据汽油类型(4,5]。汽油的波动性质已被蒸汽压力和测量值从0.7到0.85毫米汞柱。汽油是非常不稳定的,它间接代表挥发组分的含量,为汽油、提供安全运输和存储(6]。蒸馏曲线属性与汽油的组成,它的波动,其蒸汽压。因此,10%的蒸馏,沸点低于70°C,被认为是。挥发组分的存在确保了易冷启动。蒸馏50%,沸点低于140°C,期间提供正确的波动性和最大功率发动机加速。的情况下,90%的端点的蒸馏,沸点范围190°C到225°C。如果这么多发生在大比例,汽油可能会对发动机的腐蚀效果金属零件和排气管。它也与对环境的有害影响,酸雨是一个重要的因素在创造7,8]。乙醇,也就是酒精,是一种有机化合物(产自可再生能源)化学式C₂H₅-哦(碳、氢和羟基)。在正常情况下,它表现为液体,无色、干净、舒适,但高度渗透的气味,腐蚀性,燃烧的味道;同样,这是混相比例,易燃,不稳定。它分为两个产品:水化和无水,它取决于水的体积它们包含(9- - - - - -11]。这些燃料的主要环境优势在于它们的起源。生物燃料主要来自生物质,提取二氧化碳(公司的一部分₂)释放到大气中。因此,生物燃料作为燃料不会导致净增加大气中的二氧化碳,帮助减少温室气体排放的影响(12,13]。汽油是汽油和酒精不同比例的混合物作为燃料爆炸发动机燃烧石油衍生品设计的。汽油可以混合着酒精(乙醇)或甲醇(甲醇),虽然乙醇酒精用于商业目的的类型。甲醇被用于更有限的方式,因为它是有毒的14]。两者之间的比例乙醇燃料由百分比表示之前资本大肠这样,E10汽油由10%乙醇和90%汽油和汽油的混合含有85%乙醇和15%汽油(Calam et al。15])。实验调查,E10, E15 E20被认为是。化学计量空燃比(A / F)是一个无量纲参数必要描述空气充分完全燃烧的燃料使用,所以空气量远高于燃料的化学反应(16]。房颤的理想或化学计量值比大多数商业汽油非常接近15:1。喷射系统或化油器调节气流的燃料内容服务。汽油发动机通常有房颤的范围从12:1 - 18:1,根据操作条件。燃烧化学计量的定义是完全燃烧进行了严格的氧气;用于燃烧的空气包含所需的最低数量的氧气完全氧化的所有组件对应的燃料17]。

这个燃烧的表达

有两个场景的碳燃烧等完整和不完整的碳燃烧。当完成碳燃烧产生有限公司₂,这是温室效应的主要因素,该组件是燃烧的一个不可避免的结果。不完整的碳燃烧产生一氧化碳有毒气体,在高浓度,甚至可以导致死亡18]。所需的最低燃油消耗,从而产生最少的公司₂(19]。燃料中硫的存在给变量的比例;硫氧化能产生₃。在高温火焰,氮在燃料和空气的氧化氮和氧结合形成。这个产品在大气中慢慢地与空气中的氧气结合形成₂(20.]。硫接触燃烧或大气水可以产生浓缩硫酸(H₂所以₄),伴随雨滴,所谓的“酸雨。“在高温火焰,氮在燃料和空气的氧化氮与氧结合形成没有;这个产品在大气中慢慢地创建不与空气中的氧气结合₂(20.]。目前的调查处理的方法减少污染气体排放使用替代燃料,如汽油浓度E10, E15、E20。此外,它并不足以修改引擎没有这个浓度的乙醇。

2。材料和方法

乙醇和商业汽油混合获得E10 E15, E20汽油、实验方法、实验测试协议,把政权为每个燃料的标准化,最后方程所必需的一些重要参数的计算。E20和E15汽油参与实验测试(21]。做出必要的测量混合物,圆柱体和一个锥形漏斗毕业。测量是基于一公升(气缸)的最大容量。然后,他们涌入一个容器(22]。接受了手术治疗的6个燃料。混合物是由商业混合E10汽油和10%乙醇(90%)。绝对乙醇添加获取的数量体积浓度(23,24]。所需的燃料量的计算是基于1000毫升(1升)和体积浓度燃料参与测试表1。汽油的理化性质和无水乙醇展示在表2。

3所示。实验方法

中使用的发动机测试的主要特征与规格表3。引擎被连接到一个直流测力的制动最高转速3000转;发动机的测试速度限制。被测力的制动器有读者凯美瑞力模拟负责的阅读力所要求的负载电机受到,kgf表达,可以测试引擎的最大负载50公斤147 Nm的扭矩的决议±1。

方程(2)是用来计算扭矩。一个感应传感器(±1 rpm)说刹车的轴上安装一个详细和瞬时引擎革命的记录,数据证明试验台控制面板。关于油耗的测量、体积测量系统实现测量槽板之间。阅读是在稳定发动机转速测量消耗体积差29.5厘米³。

在大气条件下,数字热湿度计是用来测量温度(±1°C)和相对湿度(±1%)。安装两个温度计(2°C),一个在制冷剂入口,另一个在制冷剂出口。这些温度计安装在制冷剂运输管道,从而确保一个常数和瞬时阅读每个提议的发动机冷却液温度的速度。气压数据,测量一天两次在开始和结束测试之前,是由于其不变性的阅读,因为它是一个单一的位置。 - - - - - -H形斜水压力计(±1厘米₂O)试验台,测量所需缓冲罐的压差通过喷嘴进气过程。在完成相关推导,系统已经准备测量气体,和使用博世式排放分析仪测量启动。有必要修改排气管,延伸在屋顶外,测量燃烧气体。因此,分析仪探头必须通过旁路排气管消音器上方插入。将探针插入管和分析仪等大约0.5分钟记录的数据有限公司有限公司₂啊,不,₂HC,λ因子,温度和机油。有必要修改排气管,延伸在屋顶外,测量燃烧气体。因此,分析仪探头需要通过旁路排气管消音器上方插入。各种发动机参数计算使用方程(2)- (10)。

下面是计算参数:

有效转矩 在哪里是有效转矩(Nm),是力(kgf),是重力(m / s²),是测力的制动臂的长度(米)。

有效功率 在哪里是有效功率(千瓦)和转速(RPM)。

质量流量的燃料

地点:

:质量流量(千克/秒)

:体积流量(厘米³/年代]

:(公斤/燃料密度厘米³]

对于E10, E15 E20混合:

地点:

:体积流量的乙醇混合物(厘米³/)

:乙醇的密度(公斤/厘米³]

:商业汽油混合物的体积流量(³/)

:汽油的密度(公斤/混合物厘米³]

空气质量流量

地点:

:理论空气燃料比。

:真正的空气燃料比。

地点:

:大规模气流(g / h)

燃油消耗率

地点:

:燃油消耗率(g / KW - h)

:低热值的乙醇(KJ /公斤)

:降低汽油的热值(KJ /公斤)

平均有效压力。

地点:

:有效的平均压力(KPa)

:引擎(KJ)做的功

:位移(³]

有效的性能。

地点:

= 44000 kj /公斤

= 26800 kj /公斤

:有效回报率(%)

4所示。结果与讨论

计算变量的特性曲线提出了利用色散图在这个结果:有效转矩( ),有效功率( ),燃油消耗率(证监会)、燃料质量流量( ),质量气流( ),和有效的回报( ),和排放如下:一氧化碳(CO)、二氧化碳(有限公司₂),氮氧化物(NO)。比较了E10, E15, E20通过平均两个燃料之间的所有测量方案,同时保持相应的辛烷(OC)水平。

4.1。发动机的性能

以下4.4.1。转矩

图1礼物的结果不同生物燃料产生的转矩与速度。E10汽油(90)辛烷的最高扭矩,最大峰值的51 Nm 2000 rpm政权,而E10汽油(95)最低扭矩,22纳米的价值。这可能是由于机械操作设计的主要引擎组件及其响应不同的辛烷值。因此,制造商建议使用90辛烷值的燃料,而不是95或其他辛烷的水平。获得的结果从扭矩90辛烷值的燃料,E10汽油的平均转矩的德(90)47海里。同时,40 E15礼物平均转矩,代表最后一个商业减少汽油的7.5%;同样,E20,平均转矩得到31海里,代表E10相比减少34%。95年辛烷燃料,E10获得值平均转矩35 Nm, E15相比平均转矩34。E10后者减少了3%,另一方面,E20 E10相比增长了0.09%,一个微不足道的增加(25]。

4.1.2。有效功率

图2表明权力获得的值不同的速度(rpm)和不同条件下的燃料。这表明能力直接取决于发动机的速度;随着速度的增加,足够的权力由发动机也会增加。同时,提供的最高点是E10汽油(90)辛烷在3000 rpm足够的功率为13.04千瓦。另一方面,90年的辛烷E20提供最低的点值为6.85千瓦。90辛烷值燃料的有效功率的结果;平均E10提出足够的功率为12.08千瓦。10.50千瓦的E15相比,后者代表了相应减少15.28%。95辛烷值燃料的结果,商业混合E10汽油平均提供足够的功率9.16千瓦,而E15显示功率8.99千瓦,E10代表相比减少3.09%。另一方面,提供一个E20平均功率为8.36千瓦,占少于34.7% E10。 Then, the E20 delivered a brake power of 9.17 kW, which compared to the E10 leads, considering the values of their respective standard deviations, to a negligible variation [26]。

4.1.3。燃油消耗率

图3显示了燃油消耗率获得的结果与速度。图中显示,90年的辛烷E20呈现显著优于其他燃料,其最大值为700.73 g / kW-h 2400 rpm。最小值获得的95年的辛烷E20是232.65克/ kW-h 1500 rpm。结果对90辛烷值燃料、商业混合E10提供269.24 g / kW-h的燃油消耗率。同时,E15显示特定消费的293.14 g / kW-h, E10汽油相比,增长了9.0%。然后,E20产下的特定消费的575.78 g / kW-h, E10汽油相比,意味着增加了115.29%。95辛烷值燃料的结果,商业混合E10提出356.26 g / kW-h的燃油消耗率。E15的特定消费354.42 g / kW-h E10汽油相比,代表0.52%的减少。接下来,E20提出的特定消费328.18 g / kW-h,代表E10[相比减少8.95%27]。

4.1.4。燃料质量流

图4描绘了燃料持续的质量流量。从图中,燃料质量流量的增加随着转速的增加。90年的辛烷E20展品实质性的区别与其他燃料相比,最大值为0.00159公斤/ s获得2700 rpm,最小值为0.000562公斤/ s获得95年辛烷E20 1500 rpm。燃料质量流的结果仅为90辛烷值燃料表明E15礼物平均质量燃料流量为0.00082公斤/ s比0.00083公斤/ s得到E10代表1.63%的减少。E20平均质量燃料流量的0.001268公斤/ s,代表增长了53.22%。大约95辛烷值的燃料,它遵循对应E15燃料的平均质量流量值为0.000825公斤/ s, E10汽油相比,获得了0.000796千克/秒的价值增长了3.83%。相比之下,E20获得值为0.000796公斤/ s, E10代表相比减少3.6%。

4.1.5。大规模气流

图5描述了空气质量流量和这个参数的影响。试验结果表明,该参数没有比例关系的速度旋转。在相同,证明,类似地,最大的燃料流量,结果E20(90)辛烷显示其他燃料臭名昭著的霸主地位,达到最大峰值61.14公斤/ s的1500 rpm。同样,95年的最小值对应于E20辛烷在1500 rpm,相当于14.38千克/秒。流动的空气质量对应90辛烷值的燃料被发现是19.82千克/秒和20.4公斤/ E10汽油和E15的分别。E20显示平均气流质量为44.74千克/秒,,E10获得的价值相比,提供了133%的增长。获得的结果为95辛烷值的燃料,24.24千克/秒的平均质量气流可以推导出对应于E10, E15显示平均20.37公斤/ s值相比E10显示17.67%的减少。同样,E20获得平均值的20.57公斤/ s和16.9%不到E10。

4.1.6。有效的性能

图6显示对应的结果足够的性能与不同燃料的引擎操作。发动机的性能最高的观察与E20(95)辛烷在1500 rpm的值37.4%,如图。1500转的E20是通过理论计算获得的数据(插值),而不是实验,因此其高标准差。在1500 rpm值为33.5%,90年的辛烷E10立即获得低noninterpolated数据。测试分析和比较了与数据集等于E20各自的标准偏差。通过使用E10更好的性能结果(90辛烷)。90辛烷值燃料的具体结果推导出有效平均收益率E15的29.27%。获得的价值E10汽油相比,平均收益率为31.58%代表了8.56%的下降。E20获得平均回报率为15.44%,代表E10相比减少了53.9%。95辛烷值燃料的结果显示平均有效税率为24.4%,等于E15,不与24.53%的由E10汽油相比明显不同。 For its part, the E20 obtained a performance of 26.87%, which represents an increase of 10.96% to the E10 [28]。

4.2。排放特性

4.2.1。准备一氧化碳(CO)排放

图7显示了所有变量的水平有限公司不同浓度的乙醇燃料和辛烷的水平。在这方面,你可以注意到一个高分散的数据,它没有比例关系的速度旋转。同样,90年的E10汽油辛烷值的价值4.2%至2100 rpm实现最高的价值。E15(95)辛烷,评级为0.02%,最小值。90辛烷值燃料的具体结果,平均CO排放0.19%对应E15可以推导出,E10显示的0.93%相比,代表81.44%的减少。E20导致CO浓度平均为0.58%,这意味着减少相应的36.9%,通过E10。95辛烷值燃料的完整结果,平均CO排放E15推断为0.27%,与0.25%的所示E10汽油相比,增长了9.4%。,E20显示平均CO浓度的0.25%,导致空变化数据获得燃料(E15和E10汽油)29日,30.]。

4.2.2。一氧化氮排放(没有)

图8显示的结果变量不为每个6燃料参与测试。图中描述了数据的特定的分散。结果发现90辛烷值燃料只,平均276.7 ppm的排放气体相当于E15,代表的11.7%相比下降309.4 ppm E10。同样,95年E20辛烷值511 ppm获得最高的价值在1500 rpm,虽然E10(95)辛烷与7 ppm取得最小值的值。给出的E20平均排放的氮氧化物98.58 ppm,, E10的价值相比,代表一个相应的减少了69.36%。平均95辛烷值的燃料,不排放可以看到对应E15的百万分之224.2,151.72 ppm的E10汽油相比,增长了49%。同样,在E20而言,它提供了一个值为256.6 ppm,代表E10(增长了70.6%29日]。

4.2.3。二氧化碳排放(有限公司₂₎

图9介绍了公司的结果₂变量为每个六参与测试的燃料。在这种情况下,E10的自转速度90辛烷在3000 rpm的比例增加16.02%,而E20(90)辛烷在2.55%的价值在1500 rpm的最低价值。90年的试验结果表明,辛烷燃料有限公司₂排放在E10 E15 13.3%和16%。给出的E20平均排放二氧化碳的8.39%,这比E10的价值,代表一个相应的减少了46.9%。95辛烷值燃料的结果,可以看到对应的平均二氧化碳排放E15的14.05%,这比E10汽油的13.05%,增长了9.4%。同样,E20提出了13.23%的价值,代表一个无价的可变性E10。

5。结论

当汽油用于乙醇浓度高于商业,E15 E20,发动机有并发症稳定在低革命由于需要修改引擎。发动机的功率损耗被发现在2100 rpm E15和2400 rpm E20燃料成分。实验测试得出结论,E10实现多种燃料的最大有效的性能评价(90)。90年E15的辛烷将是一个很好的替代燃料选择发动机的性能,因为有一个最小的燃料和另一个之间的区别。有限公司₂排放与辛烷和乙醇浓度水平,由目前的调查证实,这表示,随着乙醇浓度的增加,有限公司₂排放减少。公司已经发现,当乙醇的浓度增加。这是由于乙醇中的氧原子浓度增加。需要大量的氧气燃烧燃料,展示更多的恶名E10汽油和E15之间,减少高达100%。的排放,燃料乙醇浓度更高传统燃料有相当大的优势。然而,E20和E15的区别并不明显。基于上述结果,得出的90辛烷E15燃料可以减少汽车使用四冲程发动机的排放没有显著影响其性能。

数据可用性

使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。

信息披露

这是执行的一部分亚的斯亚贝巴科技大学的就业,埃塞俄比亚。

的利益冲突

作者宣称他们没有利益冲突有关的出版。