Optimization of the ethanol-fuel emulsion composition for use in diesel engines

Abstract

The use of alternative fuels of biological origin, in particular, alcohols, should be considered as a matter for the very near future. Scientists around the world are exploring more and more concentrated compositions of ethanol-fuel emulsions with various additives. However, to date, the reasonable limits of substitution of diesel fuel with ethanol have not been determined. Taking into account the depth of the problem, first of all, it is necessary to consider the creation of ethanol-fuel emulsions with a number of necessary properties, which is possible only if additives are used. The analysis of the additives used in the fuel showed that the directional effect of the additives is usually very narrow. Accordingly, a complex action additive is required to ensure a number of necessary properties of ethanol-fuel emulsions. The tests were carried out in several stages. The stability of the new fuel composition was investigated using various additives. The additive with the best performance was determined and adopted for further use in experiments. Further, the comparative tests of the operation of the fuel supply equipment, both on the basic fuel and on new fuel compositions, were carried out. The final stage of the research was to check the parameters of the engine operability as a whole when working at the main load and speed modes. The article considers a possible variant of the action of a complex additive based on molybdenum disulfide MoS2 as a combustion ignibitor. A hypothetical type and mechanism of reactions occurring in the combustion chamber of a diesel engine is presented. The results of experiments on the performance of injectors 455.1112010-50 on various compositions of new fuels and under changing conditions are shown. Environmental performance indicators of the 4ChN 11.0 / 12.5 engine are considered when operating according to the external speed characteristic on various fuel compositions. Based on the results of the data analysis, conclusions were drawn about the limitation of the presence of ethanol in the mixture and the substitution limit for the main fuel was justified.

Keywords

diesel / alternative fuel / ethanol-fuel emulsion / fuel additive / injection / bench tests

References

[1] Марков В.А., Девянин С.Н., Зыков С.А., Гайдар С.М. Биотоплива для двигателей внутреннего сгорания: монография. М.: НИЦ «Инженер», 2016. 292 с.

[2] Льотко В., Луканин В.Н., Хачиян А.С. Применение альтернативных топлив в двигателях внутреннего сгорания. М.: МАДИ(ТУ), 2000. 311 с.

[3] Веденеев В.И., Арутюнов В.С. Современные тенденции в использовании спиртов и спиртовых смесей // Газовая промышленность. 1999. № 11. С. 39.

[4] Карташевич А.Н., Плотников С.А., Гурков Г.Н. Применение этанолсодержащих топлив в дизеле. Часть I. Монография. Киров: Типография "Авангард", 2011. 116 с.

[5] Карташевич А.Н., Плотников С.А., Смольников М.В. Исследование свойств новых топлив на основе этанола // Вестник Белорусской государственной сельскохозяйственной академии, 2017. № 1. С. 114-117.

[6] Ахметов С.А. Технология глубокой переработки нефти и газа. Уфа: Гилем, 2002. 672 с.

[7] Ребиндер П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах. Коллоидная химия. Избранные труды. М.: Наука, 1978. 368 с.

[8] Эмульсии. Под ред. Ф. Шермана. М.: Химия, 1972. С. 75-122.

[9] Втюрина М.Н., Пляго А.В. Исследование свойств этаноло-топливных эмульсий с присадками. // Транспортные системы. 2017. - № 2(5). С. 51-54.

[10] Плотников С.А., Куимов Е.А., Пляго А.В., Карташевич А.Н., Втюрина М.Н. Топливная эмульсия. Патент РФ № 2668225, МПК C10L 1/32.

[11] Плотников С.А., Пляго А.В. О применении спирто-топливных эмульсий в ДВС. ОБЩЕСТВО. НАУКА. ИННОВАЦИИ (НПК-2017) [Электронный ресурс]: сб. статей: Всерос. ежегод. науч.-практ. конф., 1-29 апреля 2017 г. Киров: [Науч. изд-во ВятГУ], 2017. С. 1861-1868.

[12] Плотников С.А., Смольников М.В., Карташевич А.Н., Бирюков А.Л. Модернизация системы питания тракторного дизеля 4ЧН 11,0/12,5 для работы на этаноло-топливной эмульсии. Молочнохозяйственный вестник, 2017. № 2. С. 110-118.

[13] Плотников С.А., Смольников М.В., Малышкин П.Ю. Определение токсичности и дымности отработавших газов дизеля 4ЧН 11,0/12,5 при работе на этанолсодержащем топливе // Транспортные системы, 2018. № 2. С. 12-18.

[14] Плотников С.А., Карташевич А.Н., Смольников М.В. Исследование энергетических показателей трактора Беларус-922 при работе на топливе с добавками этанола // Труды НГТУ им. Р.Е.Алексеева: Нижний Новгород, 2018. № 1(120). С. 123-128.

RIGHTS & PERMISSIONS

Plotnikov S.A., Kartashevich A.N., Plyago A.V., Pachurin G.V.