氧化锌、二氧化钛和石墨烯纳米片增强的废食用油甲酯 - 柴油 - DGM 三元燃料混合液在缸内直喷柴油发动机中的热物性、燃烧、性能及排放分析

《Scientific Reports》：Thermophysical properties, combustion, performance, and emission analysis of ZnO, TiO?, and GNP-enhanced WCOME–diesel–DGM triple fuel blends in a CRDI diesel engine

　　摘要：不同应用领域对不可再生/传统燃料的持续使用产生了巨大需求，导致成本增加和有害废气排放，从而加速了地球上这些资源的枯竭。这种情况促使研究人员寻找替代燃料。然而，生物柴油燃料混合物的缺点可以通过添加醇类和纳米添加剂来弥补。本研究旨在调查一种双缸、四冲程、共轨直喷（CRDI）、压燃（CI）发动机使用三元燃料（TF（20%废食用油甲酯（WCOME）-70%体积柴油（D100）-10%体积二甘醇二甲醚（DGM）））与不同纳米粒子（NPs）的性能、燃烧和排放参数。纳米粒子借助QPAN80表面活性剂以1:4的比例分散在TF中，并使用超声波处理器（Hielscher超声波处理器，在40 kHz和160 W下处理20分钟）进行超声分散。所制备的NPs混合TF混合物在3周测试中被观察到稳定一致，由紫外-可见光谱证实。首先，D100燃料在2缸CRDI柴油发动机上进行测试。然后，剩余的燃料混合物在不同负载下进行测试。性能结果表明，TF+GNP50样品在高负载下与D100相比，制动热效率（BTE）提高了11.18%，制动比燃料消耗（BSFC）降低了14.19%。此外，燃烧参数，包括缸压（CP）和净放热率（NHRR），分别比D100样品提高了29.78%和9.9%。而燃烧提前角（ID）在高负载下与WCO20样品相比降低了12.58%。此外，对于同一样品在高负载下，与D100燃料相比，一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO?）、碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）的排放量分别显著降低了8.62%、17.43%、8.93%和7.88%。本研究的成果表明，TF+GNP50样品无需任何改造即可提高柴油发动机的性能、燃烧和排放参数。