Avaliação de desempenho do motor e emissões de surfactante

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 10599 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

A Malásia é um dos principais exportadores de óleo de palma e, embora enfrente atualmente uma forte resistência às importações de óleo de palma em algumas partes do globo, uma das formas de utilizar este produto é aumentando o teor de biodiesel de palma no diesel comercial local. No entanto, devido à natureza rica em oxigénio do biodiesel, a sua utilização sofre com o aumento da emissão de óxidos de azoto (NOx) em comparação com o diesel convencional. Para mitigar esse problema e melhorar o desempenho e as emissões do motor diesel usando misturas de biodiesel-diesel, este estudo tentou investigar a implementação de um sistema de fornecimento de combustível de emulsão não surfactante (RTES) em tempo real que produz emulsão de água em diesel como combustível sem surfactantes. . A capacidade de redução de NOx da água no diesel produzida pela RTES foi bem documentada. Portanto, neste estudo, 30% de biodiesel-diesel (B30) foi usado como combustível base, enquanto emulsões derivadas de B30 consistindo de 10% em peso, 15% em peso e 20% em peso de teor de água foram fornecidas em um 100 kVA, 5,9-L Gerador elétrico com motor diesel turboalimentado common rail. O consumo de combustível e as emissões de escape foram medidos e comparados com o combustível diesel de baixa qualidade da Malásia (D2M) disponível comercialmente. As evidências sugerem que o biodiesel-diesel B30 emulsionado produzido pela RTES foi capaz de aumentar a eficiência térmica dos freios (BTE) em até um máximo de 36% e reduzir o consumo específico de combustível dos freios (BSFC) em até 8,70%. Além disso, as emulsões biodiesel-diesel B30 produziram significativamente menos NOx, monóxido de carbono e fumaça em altas cargas do motor. Concluindo, as emulsões biodiesel-diesel B30 podem ser facilmente utilizadas nos motores diesel atuais sem comprometer o desempenho e as emissões.

A Malásia é um dos principais exportadores de óleo de palma e é capaz de produzir o seu próprio biodiesel de óleo de palma. No entanto, à medida que a União Europeia (UE) se torna cada vez mais hostil às importações de óleo de palma1,2, a Malásia precisa de encontrar formas de utilizar plenamente este produto no mercado interno. Uma das formas mais promissoras de aumentar a utilização do óleo de palma é aumentar o teor de biodiesel à base de óleo de palma no diesel doméstico. Desde 2010, a Malásia aumentou a percentagem de teor de biodiesel no gasóleo doméstico de 5 para 10% em volume. O 12º Plano da Malásia (RMK-12) estabeleceu a meta de impor 30% em volume de mistura de biodiesel-diesel (B30) no diesel doméstico até o ano 20253. A partir de agora, o diesel comercialmente disponível vendido em estações de serviço em todo o país consiste em 7 vol% (B7) ou 10 vol% (B10) de biodiesel-diesel. No entanto, tais esforços suscitam preocupações entre os fabricantes de motores, bem como entre os proprietários de veículos comerciais e privados, sobre a forma como esta implementação afeta os custos e a eficiência do combustível, bem como o desempenho e a durabilidade dos motores.

O custo de produção do biodiesel é mais elevado em comparação com o combustível diesel convencional à base de petróleo4, portanto, o aumento do teor de biodiesel nas misturas de biodiesel e combustível diesel resultará no aumento dos custos de produção de combustível. A nível interno, na Malásia, o governo impôs durante décadas um programa de subsídios em grande escala aos preços dos combustíveis5, que poderá ser capaz de absorver o aumento dos preços resultante do aumento das misturas de biodiesel e combustível diesel, estabilizando assim o preço de mercado do diesel comercial. No entanto, à medida que o teor de biodiesel no combustível biodiesel-diesel aumenta, o poder calorífico global por volume deverá diminuir devido aos biodiesel possuírem um poder calorífico (CV) mais baixo do que o diesel à base de petróleo. Isto levará ao aumento do consumo de combustível, uma vez que será consumido mais combustível para produzir a mesma quantidade de energia que o diesel convencional à base de petróleo. Além disso, o consumo de combustível também pode aumentar, uma vez que o biodiesel possui uma viscosidade mais elevada, o que pode levar a um mau bombeamento de combustível e a um comportamento de pulverização deficiente6.

O biodiesel em geral possui maior viscosidade e densidade cinemática que o diesel convencional7. Esses fatores afetam a atomização e o arrastamento das gotículas de combustível quando injetadas na câmara de combustão. Contudo, num motor diesel moderno equipado com um sistema de injecção de combustível common rail, argumenta-se que os efeitos das propriedades acima mencionadas foram bastante insignificantes. Isso ocorre porque a injeção de combustível de alta pressão introduzida pelo sistema de injeção de combustível common rail permite melhor atomização e evaporação das gotículas de combustível, melhorando assim o processo de combustão8. No entanto, o biodiesel emite emissões mais elevadas de óxidos de azoto (NOx) quando se consideram atrasos de ignição mais longos causados ​​por temperaturas de pico de combustão mais elevadas, como resultado do maior teor de oxigénio no biodiesel9. Além disso, devido ao menor CV do biodiesel, o consumo de combustível é consideravelmente maior em comparação ao diesel convencional. Diversas pesquisas documentaram maior consumo de combustível ao usar diversas misturas de biodiesel em motores diesel com injeção common rail10,11,12.