Influence of Speed on Combustion Behavior of a Compression Ignition Engine using Ethanol Blended Diesel Fuel อิทธิพลของความเร็วรอบต่อการเผาไหม้ของเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยการอัดที่ใช้น้ำมันเอทานอลผสมดีเซล

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาคุณลักษณะการเผาไหม้ของเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยการอัดหรือเครื่องยนต์ดีเซลที่ใช้เชื้อเพลิงเอทานอลผสมน้ำมันดีเซลโดยใช้ไบโอดีเซลเป็นตัวประสาน เมื่อเครื่องยนต์ทำงานที่ความเร็วรอบค่าต่างๆ โดยสัดส่วนการผสมระหว่างเอทานอล-ดีเซล-ไบโอดีเซลที่ถูกใช้ในการทดสอบ จะถูกกำหนดด้วยปริมาณไบโอดีเซลที่ผสมในดีเซลที่มีขายอยู่ในท้องตลาดจริง (ร้อยละ 3, 7 และ 10) เพื่อให้ใกล้เคียงกับความเป็นไปได้ในการใช้งานจริงในอนาคตอันใกล้มากที่สุด เป็นการลดช่องว่างระหว่างการศึกษาวิจัยและการนำไปใช้งาน สำหรับร้อยละเอทานอลที่ผสมจะถูกจำกัดด้วยการผสมเข้าเป็นเนื้อเดียวกันได้ของเชื้อเพลิงทั้งสามชนิด โดยไม่เกิดการแยกชั้นเมื่ออุณหภูมิลดต่ำลงถึง 10 องศาเซลเซียส และสามารถเก็บรักษาได้ยาวนานถึง 3 เดือน การทดสอบจะถูกทำขึ้นในเครื่องยนต์ดีเซลสี่สูบที่มีขายจริงในท้องตลาดที่ไม่มีการปรับแต่ง หรือปรับจูนระบบควบคุมการทำงานของเครื่องยนต์แต่อย่างใด ทั้งนี้น้ำมันที่ใช้ทดสอบประกอบด้วยน้ำมันดีเซลที่มีขายในท้องตลาดซึ่งผสมไบโอดีเซลร้อยละ 7 (DB7) และน้ำมันผสมเอทานอลอีก 3 อัตราส่วนได้แก่ DB3E7, DB7E5 และ DB10E10 ทั้งนี้จะมีการปรับเปลี่ยนความเร็วรอบของเครื่องยนต์ตั้งแต่ 1400-2800 รอบต่อนาทีเพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงและอิทธิพลของน้ำมันเชื้อเพลิงที่ปรับเปลี่ยนเมื่อความเร็วรอบเครื่องยนต์เปลี่ยนไป โดยผลการทดสอบพบว่าการเปลี่ยนแปลงความเร็วรอบไม่ส่งผลต่ออิทธิพลของน้ำมันเชื้อเพลิงทดสอบต่อคุณลักษณะการเผาไหม้ แต่ความเร็วรอบจะทำให้คุณลักษณะการเผาไหม้ของทุกเชื้อเพลิงเปลี่ยนไปในทำนองเดียวกันคือ ที่ความเร็วรอบต่ำการเผาไหม้เกิดขึ้นในสองช่วงเวลา และจังหวะการเริ่มต้นการเผาไหม้จะขึ้นอยู่กับความเร็วรอบที่เปลี่ยนแปลง สำหรับที่ค่าความเร็วรอบคงที่ค่าใดๆ เชื้อเพลิงเอทานอลจะส่งผลต่อการเริ่มการเผาไหม้ที่ล่าช้า แต่การผสมไบโอดีเซลเพื่อใช้เป็นตัวประสานจะช่วยเร่งการเผาไหม้ให้เกิดเร็วขึ้น ทั้งนี้เชื้อเพลิงที่เกิดการเผาไหม้ล่าช้าจะมีอัตราการปลดปล่อยพลังงานความร้อนที่สูง และใช้ระยะเวลาในการเผาไหม้น้อย

This research has studied the combustion characteristics of a compression ignition (CI) engine or diesel engine when using ethanol-blended diesel and biodiesel as the co-solvent when the engine is running at varying speeds. The objective of this study is to bridge the gap between the research and application. Therefore, the ratios of ethanol-diesel-biodiesel are limited by the biodiesel concentration, currently blended in diesel and sold in the market (3, 7 and 10%) because they are the prospective fuels in the near future. The amounts of ethanol are constrained by the phase separation problem. Tri-blend fuels should be homogeneous liquid phase even though the ambient temperature is low as 10 ^oC. In addition, they should be stored as long as 3 months with phase stability. The four-cylinder commercial diesel engine without any modification and recalibration was used throughout the experiment. Four fuels including 3 ratios of ethanol-diesel-biodiesel (DB3E5, DB7E5 and B10E10) blend and one commercial diesel with 7% of biodiesel (DB7) were used to test. To understand its effect on the influence of each fuel on combustion behaviors, the engine speed has been varied from 1400-2800 rpm. The results found that the combustion characteristics have been changed the same for all test fuels when engine speed was varied. The form of combustion feature is dependent on engine speed and does not rely on test fuels. However, at each engine speed ethanol tends to delay the ignition while adding biodiesel as the additive could advance combustion. The retarded combustion results in a higher rate of heat release and shorter combustion duration.