利用西瓜籽油与柴油的混合燃料，在双燃料发动机中优化氢气预混和酒精添加剂的配比，以提高效率、降低排放并改善经济性：基于RSM–TOPSIS方法的研究

《International Journal of Hydrogen Energy》：Optimization of hydrogen premixing and alcohol additives for improved efficiency, emissions, and economics in a dual-fuel engine using watermelon seed oil–diesel blend: RSM–TOPSIS approach

　　西瓦尚卡尔·马尼卡姆（Sivashankar Manickam）|马拉尔曼南·苏布拉马尼扬（Malarmannan Subramaniyan）|巴拉吉·苏布拉马尼扬（Balaji Subramanian）|马尼坎达拉贾·古鲁萨米（Manikandaraja Gurusamy）|J.S. 费米尔达·约瑟芬（J.S. Femilda Josephin）|埃德温·乔治·瓦鲁维尔（Edwin Geo Varuvel）|乔纳斯·马蒂约希乌斯（Jonas Matijo?ius）|阿图拉斯·基利克维丘斯（Artūras Kilikevi?ius）|费尔扎特·安卡（Ferzat Anka）
机械工程系，SRM科学技术学院
印度泰米尔纳德邦切加拉帕图区卡坦库拉图尔（Kattankulathur），邮编603203

**摘要**
本研究旨在探讨苯甲醇和乙醇与氢气预混后对压缩点火发动机性能的影响。通过将苯甲醇/乙醇以20%和40%的比例与西瓜籽油-柴油燃料混合来制备燃料样本。采用中心复合方法制备了两种实验基质：一种含有苯甲醇，另一种含有乙醇，混合比例从0%到40%，并在氢气（10 LPM）存在下加载50%至100%。响应面模型在95%的置信水平下表现出良好的效果。混合40%的苯甲醇可使热效率提高11.90%，?效率提高15.52%，可持续性指数提高9.75%，二氧化碳排放减少4.46%，一氧化氮排放减少40.46%，环境经济损失减少4.46%。相反，这种混合物可使熵生成减少4.66%，一氧化碳排放减少52.28%，碳氢化合物排放减少15.45%，烟雾排放减少27.77%，热经济损失减少59.83%，?经济损失减少12.68%。混合高达40%的乙醇会降低热效率6.34%，?效率降低5.5%，二氧化碳排放减少14.86%，一氧化氮排放减少18.83%，碳氢化合物排放减少43.56%，一氧化氮排放减少6.35%，烟雾排放减少2.77%，环境经济损失增加9.73%，同时热经济损失增加25.5%，?经济损失增加12.23%。TOPSIS方法被用来确定最佳混合比例和加载条件。TOPSIS结果表明，40%的苯甲醇混合比例和75%的加载条件可产生最佳运行效果。虽然本研究的范围受到苯甲醇氧化氮（BSNO）排放限制，但未来研究可以探讨减少BSNO排放的策略，例如采用EGR（废气再循环）和SCR（选择性催化还原）技术。

**引言**
压缩点火（CI）发动机在运输领域具有显著优势，因为它广泛应用于依赖化石燃料的货物运输和公共交通领域[1]。目前，大多数国家需要从石油资源丰富的国家进口化石燃料，因此这些国家必须投入大量资金获取化石燃料。然而，化石燃料存在稀缺性、不可持续性以及向环境中排放有害化合物等问题[2,3]。因此，所有国家都应优先使用经济且环保的燃料资源来驱动CI发动机。生物燃料是一种可持续的能源选择，符合技术、经济和环境方面的要求[4,5]。目前科学界正关注第二代生物燃料在CI发动机中的应用[6]，例如木瓜籽油、西瓜籽油、南瓜籽油、刺梨籽油、苹果籽油等。尽管这些油的粘度较高，但相关性能数据尚未充分报道。本文旨在利用西瓜籽油研究CI发动机的特性。由于西瓜籽油的粘度较高，不建议完全替代柴油燃料，因此研究中使用了与柴油燃料按等比例混合的燃料。以往的研究也尝试通过改变压缩比、喷射压力[7]、进气温度[8]、燃料预热等方式来改善CI发动机的性能[9,10]。过去十年的研究主要集中在生物柴油上，以解决因燃料粘度较高导致的燃烧延迟问题[9,10]；而气体燃料因较高的辛烷值而支持快速燃烧[13,14]，因此也有研究利用气体燃料来提升CI发动机的性能[11,12]。本研究重点考察了氢燃料的影响，因为氢燃料具有较高的热值和更好的燃烧特性（尤其是不含碳分子）。大多数研究指出，氢燃料会导致NOx排放增加[15]，因此采用低热值燃料来降低NOx排放。本研究使用苯甲醇和乙醇（热值较低的燃料）来同时减少NOx和烟雾排放。

**西瓜籽油**
西瓜籽油（WSO）是从葫芦科植物Citrullus vulgaris中提取的油[15,16]。这种热带一年生开花植物结出可食用的西瓜果实，其种子可用于生产西瓜籽油。西瓜籽油含有饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸[17]，具备良好的燃料特性，无需额外处理即可直接用于CI发动机。Panneerselvam等人[18]利用西瓜籽油合成了生物柴油，并评估了其在CI发动机中的性能。虽然生物柴油的添加减少了二氧化碳（CO）和未反应碳氢化合物（HC）的排放，但增加了氮氧化物（NOx）和烟雾排放[19]。Asokan等人[20]研究了西瓜籽油和木瓜籽油混合生物柴油在CI发动机中的效果，发现20%的混合比例可分别减少27.27%、23.8%和8.3%的CO、碳氢化合物和烟雾排放。Xavier[21]的实验表明10%的混合比例是最优的燃料组合。Anil和Devi[22]发现20%至30%的西瓜籽油生物柴油混合比例可提升CI发动机性能。Shaisundaram和Chandrasekaran[23]指出，在20%的西瓜籽油生物柴油中加入10至30 ppm的氧化铝可提高热效率，并降低制动比油耗（BSFC）和碳氢化合物排放。

**氢燃料的应用**
鉴于生物柴油的优异性能，Yuvarajan等人[24]建议在从西瓜籽油制备生物柴油后将其用于CI发动机。他们通过Taguchi技术计算出最高生物柴油产率为93.2%，条件为M比值为6:1、反应时间为150分钟、KOH催化剂用量为1%（重量比）、反应温度为55°C。Gloria Ihuoma等人[25]采用两步酯化工艺将西瓜籽油转化为生物柴油。Bhanu等人[26]研究了丁醇混合对使用20%西瓜籽油生物柴油的CI发动机性能的影响，发现10%的丁醇添加可提高热效率并减少CO、烟雾排放。Mihaela等人[17]使用西瓜籽油制备生物柴油，发现该燃料具有较高的运动粘度（3.1 cST）、密度（870 kg/m3）和闪点（128°C）。Arun Prasad等人[27]研究了添加100 ppm镧氧化物对CI发动机性能的影响，发现镧氧化物可提高热效率并降低HC和CO排放。

**结论**
氢燃料是一种理想的气体燃料，适用于采用预混技术的CI发动机。尽管氢燃料的自燃温度较高，但可与高十六烷值燃料结合使用。本研究旨在探讨氢燃料对CI发动机性能的影响。Osama[28]发现，在双燃料CI发动机中加入水和氢气可减少CO排放和热效率，但NOx排放无明显变化。Mehmet等人[29]在涡轮增压1.461 L CI发动机中测试了25%废弃食用油生物柴油混合燃料，发现燃烧温度升高、BSFC、NOx、CO2和HC排放降低，排气温度（EGT）和烟雾排放增加。Surya Kanth等人[30]通过改变喷射压力和喷射时间，发现20%米糠生物柴油混合燃料在氢气存在下可降低CO、HC和烟雾排放，提高热效率。Santhosh和Kumar[31]发现增加氢气喷射时间可进一步提高热效率。Hadis Derikvand等人[32]发现氢气注入量为20 LPM时，热效率提高，BSFC、NO和CO2排放降低。Elnajjar等人[33]使用甲醇和NaOH作为催化剂，从废弃食用油中制备生物柴油，并在E6 Ricardo压缩点火发动机中进行了测试。Pali Rosha等人[34]发现氢气富集的生物气体可提高CI发动机性能。Senthil等人[35]使用Delonix regia生物质制备氢富集合成气，并在CI发动机中进行了测试。Senthil等人[36]发现抗氧化剂（Melia Azedarach 1000 ppm）可提升CI发动机性能。Halewadimath等人[37]发现改变喷射时间可改善CI发动机性能。Yingji等人[38]发现氢气注入量（30 LPM）可提高CI发动机性能。阿希什等人[14]评估了在压缩点火发动机中，HHO汽油（3升/分钟）与20%的斑鸠菊生物柴油和柴油燃料的混合使用效果。他们的研究指出，加入HHO气体可以提高热效率并减少排放物，尤其是NO排放。穆斯塔法和阿索坎[40]在双燃料压缩点火发动机中使用了Prosopis Juliflora生物柴油，并采用了氢气预混模式，发现加入氢气（12升/分钟）可以提高热效率，但对碳氢化合物、一氧化碳和烟雾排放有正面影响。然而，由于氢气的热值较高，也会导致NOx排放增加。他们利用响应面方法（RSM）和人工神经网络（ANN）工具预测了压缩点火发动机的性能变化。萨蒂什等人[41]认为废弃变压器油是压缩点火发动机的最佳替代燃料。他们的研究表明，加入氢气（最高7.5升/分钟）和二氧化钛纳米颗粒（与50%的废弃变压器油混合）可以提高热效率并减少排放物，但一氧化氮排放除外。穆图库马尔和卡西拉曼[42]研究了废弃低密度聚乙烯（LDPE）的热解作为压缩点火发动机的替代燃料，发现加入氢气（12升/分钟）可以提高发动机效率并降低燃料消耗；热效率提高了16%，烟雾排放减少了36%。巴基亚拉杰·阿纳马拉伊和帕尔塔萨拉西·穆鲁格桑[43]发现基于藻类的生物柴油是压缩点火发动机的另一种替代燃料，加入氢气（43.2千克/小时）后，热效率相对于柴油燃料提高了2%，碳氢化合物排放减少了45%，烟雾排放减少了41%，一氧化碳排放减少了48%。哈里普拉卡什和普拉卡什[44]证明，在使用小球藻油及其生物柴油的双燃料压缩点火发动机中加入氢气可以减少CO、碳氢化合物和烟雾排放，同时提高热效率。

尽管氢气存在自燃温度高、体积效率低以及安全问题等缺点，但它仍被广泛用于压缩点火发动机。相反，氢气具有较高的热值、快速燃烧特性以及与空气更好的混合性，这些特点使其更适合用于压缩点火发动机。酒精因其良好的燃料特性而成为压缩点火发动机的可行替代燃料。用于压缩点火发动机的酒精种类包括甲醇到庚醇，尽管苯甲醇具有良好燃料特性，但在实际应用中较少使用。虽然酒精因其高氧含量而成为常用添加剂，但其较高的蒸发潜热和较低的十六烷值也带来了一些限制。甲醇和乙醇的混合比例受到其蒸发潜热较高和十六烷值较低的影响；而苯甲醇、己醇和庚醇等高阶酒精则因蒸发潜热较高而难以大量混合。考虑到其他燃料品质，如氧含量和与柴油及生物柴油的兼容性，这些酒精添加剂在压缩点火发动机中的应用得到了支持。

本文旨在研究在西瓜籽油和柴油的二元混合物中加入苯甲醇，并同时富集氢气的效果。Mathan Raj等人[45]研究了在由Simarouba Glauca和柴油组成的二元混合物中加入少量脂肪醇（正戊醇）和芳香醇（苯甲醇）对压缩点火发动机性能的影响，发现加入酒精添加剂可以提高效率并减少排放物（包括碳氢化合物、烟雾、二氧化碳和一氧化碳），但一氧化氮排放有所增加。阿鲁尔·库马尔和马坦拉杰[46]研究了在含有20%Calophyllum inophyllum和80%柴油的燃料混合物中加入10%和20%浓度的苯甲醇和乙醚的效果，尽管乙醚的十六烷值更高，但他们推荐使用苯甲醇。Sharath Shree Vathsan等人[47]评估了松油、柴油和苯甲醇的三元混合物在额定输出为5.2千瓦的压缩点火发动机中的表现，发现加入5%和10%的苯甲醇可以提高燃烧过程、热效率，并减少碳氢化合物、烟雾和一氧化碳排放，但同时会增加NO排放。Mathan Raja和Akshay[48]研究了在20% Simarouba油和80%柴油的二元混合物中加入5%苯甲醇的效果，并调整了喷射压力至500至600巴，发现加入苯甲醇后热效率有所提升。苯甲醇还与汽油混合用于火花点火（SI）发动机中，从而提高了发动机性能[49,50]。

根据现有研究，苯甲醇在压缩点火发动机中的特性尚未得到充分研究。本研究旨在探讨在西瓜籽油和柴油的二元混合物中加入苯甲醇的效果。乙醇是一种短链酒精，具有优良的燃料特性，在环境和经济上都具有可持续性。过去二三十年间，乙醇作为燃料在研究中受到了广泛关注。由于其较低的十六烷值，乙醇被用作压缩点火发动机的添加剂。Kudbettin和?ehmus[51]研究了含有30%乙醇、丁醇和异丙醇的混合物与70%柴油燃料对CRDI发动机性能的影响，发现这种混合物可以减少CO排放66%、碳氢化合物排放32%和烟雾排放27%。Abhishek Paul等人[52]研究了使用柴油/Pongamia pinnata甲酯/乙醇作为混合燃料、CNG作为预混燃料的双燃料压缩点火发动机的特性，发现加入CNG和乙醇可以提高热效率并减少CO、碳氢化合物和烟雾排放。Amarbet等人[53]利用Taguchi方法优化了乙醇和废弃塑料油与柴油燃料的混合比例，发现在压缩比为18:1、废弃塑料油比例为20%、乙醇比例为20%的情况下，热效率得到提升，同时排放物减少。Jacob等人[54]研究了乙醇熏蒸对压缩点火发动机的影响，发现其在进气歧管中的使用可以提高效率并减少烟雾和NOx排放。Rajnish和Om Prakash[55]研究了乙醇在压缩点火发动机中的应用，发现乙醇的加入可以减少排放物（包括碳氢化合物、烟雾和氮氧化物），这归因于较低的空气-燃料比例，使得发动机能够更高效地运行在贫燃状态下。Jamuwa等人[56]发现，在柴油发动机运行过程中加入高达40%的乙醇可以减少二氧化碳、烟雾和二氧化氮排放，尽管碳氢化合物和一氧化碳排放略有增加。Arkadiusz等人[57]指出，在双燃料模式下使用乙醇-柴油和汽油-柴油组合运行压缩点火发动机可以显著减少烟雾排放，未燃烧碳氢化合物排放没有变化；同时，当55%的乙醇替代柴油时，热效率提高了13%。

Prabakaran和Dinoop[58]评估了在棉籽油生物柴油中加入最多50%乙醇对压缩点火发动机性能的影响，发现乙醇的加入可以减少NOx、烟雾、碳氢化合物和二氧化碳排放。Rosa等人[59]研究了在运行于生物柴油-柴油混合物的8千瓦压缩点火发动机中加入湿乙醇的效果，发现热效率和一氧化碳水平提高了10%，同时NOx排放减少。Jamuwa等人[60]发现，在压缩点火发动机中加入乙醇可以减少HC和CO排放，同时降低NOx和烟雾排放。Tamilvanan等人[61]对比了DEE和乙醇作为压缩点火发动机燃料添加剂的效果，发现DEE与乙醇和Calophyllum inophyllum生物柴油-柴油混合物的结合可以提高热释放率和热效率，但也会降低热效率。Senthil等人[62]研究了在不同燃料中加入20%乙醇后压缩点火发动机的长期运行情况，发现所有研究燃料在运行500小时后都会产生更多污染，但与乙醇混合后烟雾和CO污染显著减少。Abhishek等人[63]证明，将乙醇与35%汽油和50%Pongamia pi?ata生物柴油混合使用可以减少HC和CO排放，同时降低能耗损失22%，提高热效率15%，增加能量效率21%。上述研究表明，乙醇常被用作压缩点火发动机的燃料添加剂，用于杀虫。然而，关于乙醇与液体燃料混合后的效果研究较少。本文旨在探讨在含有氢气的环境中，将乙醇与西瓜籽油混合后的效果。

根据文献，西瓜籽油被转化为生物柴油是为了解决喷雾特性相关的问题。研究表明，20-30%的混合比例可能是将西瓜籽油基生物柴油用于压缩点火发动机的可行方式。通过将西瓜籽油与柴油混合，可以在压缩点火发动机中测试其性能。为了改善压缩点火发动机的特性，通常会向西瓜籽油基生物柴油中添加氧化镧和氧化铝（10-30 ppm）纳米颗粒。虽然原始西瓜籽油的粘度较高，但其燃料特性与生物柴油相似。从关于氢气的文献中可以看出，通过少量调整，氢气可以用于压缩点火发动机，以克服其较慢的燃烧速度。文献中提到，多种燃料（包括柴油、Simarouba油、樟脑油-柴油混合物、Jatropha-Camphor油混合物、变压器油、废弃食用油制成的生物柴油、棉籽油、米糠油、红花油、小球藻油等）被用于改善发动机燃烧质量。此外，还尝试了不同的喷射压力、抗氧化剂、添加剂（如乙醚和己醇）以及废气再循环等技术。总体而言，加入氢气可以加速燃烧并提升压缩点火发动机的性能。西瓜籽油粘度较高，导致雾化效果不佳，但其较高的十六烷值和适中的热值使其适用于压缩点火发动机，无需对发动机进行修改。尽管乙醇的热值和十六烷值较低，但其较高的氧含量有助于氧化过程。苯甲醇具有适中的热值和十六烷值，有利于能量传递。因此，本研究选择了低链酒精乙醇和高链酒精苯甲醇进行探讨。尽管乙醇具有优良燃料特性，但文献中将其混合比例限制在20%。本研究旨在研究在西瓜籽油和柴油的二元混合物中加入苯甲醇的效果。

乙醇是一种短链酒精，具有良好的燃料特性，在环境和经济上都具有可持续性。过去二三十年间，乙醇作为燃料的研究一直很活跃。由于其较低的十六烷值，乙醇被用作压缩点火发动机的添加剂。Kudbettin和?ehmus[51]研究了含有30%乙醇、丁醇和异丙醇的混合物与70%柴油燃料对CRDI发动机性能的影响，发现这种混合物可以减少CO排放66%、碳氢化合物排放32%和烟雾排放27%。Abhishek Paul等人[52]研究了使用柴油/Pongamia pinnata甲酯/乙醇作为混合燃料、CNG作为预混燃料的双燃料压缩点火发动机的特性，发现加入CNG和乙醇可以提高热效率并减少CO、碳氢化合物和烟雾排放。Amarbet等人[53]利用Taguchi方法优化了乙醇和废弃塑料油与柴油燃料的混合比例，发现在压缩比为18:1、废弃塑料油比例为20%、乙醇比例为20%的情况下，热效率得到提升，同时排放物减少。Jacob等人[54]研究了乙醇熏蒸对压缩点火发动机的影响，发现其在进气歧管中的使用可以提高效率并减少烟雾和NOx排放。Rajnish和Om Prakash[55]研究了乙醇在压缩点火发动机中的应用，发现乙醇的加入可以减少排放物（包括碳氢化合物、烟雾和氮氧化物），这归因于较低的空气-燃料比例，使得发动机能够更高效地运行在贫燃状态下。Jamuwa等人[56]发现，在柴油发动机运行过程中加入高达40%的乙醇可以减少二氧化碳、烟雾和二氧化氮排放，尽管碳氢化合物和一氧化碳排放略有增加。Arkadiusz等人[57]指出，在双燃料模式下使用乙醇-柴油和汽油-柴油组合运行压缩点火发动机可以显著减少烟雾排放，未燃烧碳氢化合物排放没有变化；同时，当55%的乙醇替代柴油时，热效率提高了13%。

Prabakaran和Dinoop[58]评估了在棉籽油生物柴油中加入最多50%乙醇对压缩点火发动机性能的影响，发现乙醇的加入可以减少NOx、烟雾、碳氢化合物和二氧化碳排放。他们发现，加入最多30%的乙醇可以提高缸内峰值压力和压力上升速度。Rosa等人[59]研究了在生物柴油-柴油混合物中加入湿乙醇的效果，发现热效率和一氧化碳水平提高了10%，同时NOx排放减少。Jamuwa等人[60]发现，在压缩点火发动机中加入乙醇可以减少HC和CO排放，同时降低NOx和二氧化碳排放。他们还发现，增加乙醇的比例可以减少燃烧时间和延迟点火时间。Tamilvanan等人[61]比较了DEE和乙醇作为压缩点火发动机燃料添加剂的效果，发现DEE与乙醇和Calophyllum inophyllum生物柴油-柴油混合物的结合可以提高热释放率和热效率，但也会降低热效率。Senthil等人[62]研究了在不同燃料中加入20%乙醇后压缩点火发动机的长期运行情况，发现所有燃料在运行500小时后都会产生更多污染，但与乙醇混合后烟雾和CO污染显著减少。Abhishek等人[63]证明，将乙醇与35%汽油和50%Pongamia pi?ata生物柴油混合使用可以减少HC和CO排放，同时降低能耗损失22%，提高热效率15%，增加能量效率21%。上述研究表明，乙醇常被用作压缩点火发动机的燃料添加剂，用于杀虫。本文还探讨了在含有氢气的环境中将乙醇与西瓜籽油混合的效果。

根据文献，西瓜籽油被转化为生物柴油是为了改善喷雾特性相关的问题。研究表明，20-30%的混合比例可能是将西瓜籽油基生物柴油用于压缩点火发动机的可行方式。通过在压缩点火发动机中加入柴油燃料，测试了西瓜生物柴油的性能。为了提高压缩点火发动机的特性，通常会向西瓜籽油基生物柴油中添加氧化镧和氧化铝纳米颗粒（10-30 ppm）。虽然原始西瓜籽油的粘度较高，但其燃料特性与生物柴油相似。从关于氢气的文献中可以看出，通过少量调整，氢气可以用于压缩点火发动机，以克服其较慢的燃烧速度。文献中提到，多种燃料（包括柴油、Simarouba油、樟脑油-柴油混合物、Jatropha-Camphor油混合物、变压器油、剩余食用油制成的生物柴油、棉籽油、米糠油、红花油、小球藻油等）被用于改善发动机燃烧质量。还尝试了不同的喷射压力、抗氧化剂、添加剂（如乙醚和己醇）以及废气再循环等技术。总的来说，加入氢气可以加速燃烧并提升压缩点火发动机的性能。西瓜籽油粘度较高，导致雾化效果不佳，但其较高的十六烷值和适中的热值使其适用于压缩点火发动机，无需对发动机进行修改。尽管乙醇的热值和十六烷值较低，但其较高的氧含量有助于氧化过程。苯甲醇具有适中的热值和十六烷值，有利于能量传递。因此，本研究选择了低链酒精乙醇和高链酒精苯甲醇进行探讨。尽管乙醇的燃料特性优越，但文献中将其混合比例限制在20%。本研究旨在研究在西瓜籽油和柴油的二元混合物中加入40%苯甲醇和乙醇的效果。氢气、较高的热值和辛烷值可以提高热释放率，从而缓解西瓜籽油粘度较高的问题。因此，本文旨在利用燃烧后产生的氢气。苯甲醇的燃料特性优于脂肪醇。目前，Simaroubha油、Calophyllum inophyllum油和松油正在被用于柴油内燃机（CI engines）中进行评估。此外，柴油内燃机已经开始将苯甲醇作为预混燃料使用。尽管关于苯甲醇在柴油内燃机中的应用的研究数量不多，但本文旨在探讨如何利用苯甲醇来改善柴油内燃机的性能。许多研究尝试将高达40%的乙醇与柴油及其他生物燃料混合，因为乙醇具有优良的燃料特性。然而，也有研究将乙醇作为预混燃料应用于柴油内燃机中。虽然大多数研究者认为较低的发热值可以减少一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和烟雾排放，但部分研究还发现氮氧化物（NO）的排放量也会降低。因此，本文旨在研究乙醇混合对柴油内燃机性能的影响。使用氢气和原油作为柴油内燃机的燃料仍处于起步阶段。虽然氢气可以瞬间燃烧，但原油较高的粘度会导致燃烧速度变慢，这是一个显著的问题。因此，添加氢气可能会改善原油中西瓜籽油的燃烧速度。本研究的目的在于探讨含有氢气的西瓜籽油、乙醇和苯甲醇对柴油内燃机性能的影响。研究采用RSM-TOPSIS方法来分析乙醇与含氢量的西瓜籽油-柴油燃料混合物以及苯甲醇与含氢量的西瓜籽油-柴油燃料混合物对柴油内燃机性能的影响。

**材料**
西瓜籽油、苯甲醇、乙醇和氢气均从印度泰米尔纳德邦的本地供应商处采购。粘度、闪点、发热值和密度通过Redwood粘度计（ASTM D445）、Cleveland开口杯（ASTM D93）、弹式量热计（ASTM D240）和比重计（ASTM D1298）进行测量。等体积混合的西瓜籽油和柴油称为W50；向W50中添加10升/分钟的氢气后称为W50H10；乙醇的浓度分别为20%和40%。

**制动热效率**
制动热效率反映了燃料能量转化为机械能量的有效性，其取决于燃料的发热值、密度、粘度和十六烷值[78]。图2(a)展示了苯甲醇混合比例与发动机负载百分比对制动热效率的影响。当添加40%的苯甲醇，并与等量的西瓜籽油和柴油混合后，再加入10升/分钟的氢气（BA40H10）时，制动热效率的变化情况。

**结论**
通过对含有氢气的柴油内燃机进行实验，使用了两种三元混合物（柴油-西瓜籽油-苯甲醇和柴油-西瓜籽油-乙醇），得出了以下结论：
- 当苯甲醇的混合比例为40%时，热效率提高到33.69%；
- 当乙醇的混合比例为40%时，热效率降至29.21%。

**作者贡献声明**
- Sivashankar Manickam：撰写初稿、概念构思；
- Malarmannan Subramaniyan：方法论设计、数据整理；
- Balaji Subramanian：实验研究、数据分析；
- Manikandaraja Gurusamy：实验研究、数据分析；
- J.S. Femilda Josephin：数据可视化、软件开发；
- Edwin Geo Varuvel：撰写、审稿与编辑、项目管理；
- Jonas Matijo?ius：撰写、审稿与编辑、监督；
- Artūras Kilikevi?ius：结果验证、项目管理；
- Ferzat Anka：数据可视化。

**利益冲突声明**
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。