EN
Súrefnisbætendur í brennslu: Aukning á fullkominni brennslu
Virkisstefna: Hvernig eþanól og 1-bútánaukka súrefnisforsýningu og minnka CO/HR-útblástur
Bæði etílalkóhóli (C2H5OH) og 1-bútánol (C4H9OH) innihalda súrefni í sameindum sínum, sem þýðir að þau flytja viðbótarsúrefni beint í vélina þegar þau eru blönduð venjulegu bensíni. Viðbótarsúrefnið hjálpar til við að brenna bensínið meira algjörlega og minnkar þannig óþægilegar eftirvirkjur brennslu sem enginn hefur ást á. Þegar þessar blöndur eru beint samanborin við venjulegt bensín minnka þær koltvíoxíðlosun um 20–30 prósent og lækka óbrenndar kolefni um 15–25 prósent. Þetta gerist vegna þess að bensínið brennur hreinna og algjörlega í flestum vélarum undir venjulegum reksturskilmálum. Frekar áhrifamikil niðurstaða fyrir eitthvað sem hljómar svo tæknilegt!
Árangursvið í notkun: Jafnvægi milli hækkunar á bremsuþermískri árangurssemi og myndunar á NOx
Viðbót súrefnisríkra efna við brenniefni hefur venjulega áhrif á aukningu á bremsuþyndri hitaávöxtun um 3–8 prósent, þar sem þau hjálpa til við fullkominna brennun á brenniefninu. En það er einnig önnur hlið þessa peningsskila, sem verkfræðingar verða að vera varir við. Þegar hitastig brennunar hækkar markverðlega, styttist framleiðsla þermísks NOx með því sem kallað er Zeldovich-mekanismi. Rannsóknir sýna einnig áhugaverða áhugavert eitthvað: á hverju tíma sem þyndri hitaávöxtun aukist um rúmlega 10 prósent vegna súrefnisríkra efna byggða á etílalkóhóli, hækka útblástur NOx venjulega um 12–18 prósent. Því er ekki nóg að einfaldlega bæta við bætiefnum til að uppfylla útblástursstaðla. Verkfræðingar verða að stilla kerfið mjög nákvæmlega, með tilliti til magns bætiefna sem notað er, tíma innstreymið í kerfið og almennt til að tryggja að vélar séu rétt stilltar. Að bæta við efnum á slembisamráði mun ekki lengur nægja í dag.
Nanódeiliskipti vöktvar: Aukning á innri reiknihraða í brennurýminu
Nanódeilisvirkniforrit tákna framleiðslu í brennunaroptímkun, þar sem efni eins og álúmíníumoxíð (Al₂O₃) og cerín-díoxíð (CeO₂) virka sem brennunarfremjendur á molekulara stigi. Þeir mjög hægur yfirborðsflatarmáls-til-rúmmáls hlutfall skapa fjölda virkra staða sem hrökkva lykiloxíðunar- og rokksafvötnunaraðgerðir með yfirborðskatalýsisferlum.
Al₂O₃- og CeO₂-nanódeilisvirkniforrit sem brennunarfremjendur: Yfirborðskatalýsis og rokksóxíðunarferlar
Nanódeilir af álmíníumoxíði auka hvernig eldur dreifist vegna þess að þeir festast við þá ósköpulegu hvetjusameindir af kolefnisáttum, sem í raun minnkar orkuna sem er nauðsynleg til að kveikja oxíðun. Á hinn bóginn hefur cerín-díoxíði þessa áhugaverðu eiginleika að geyma súrefni og sleppa því síðan þegar mikið af brenniverki er í umhverfinu, en síðan safna því aftur inn þegar aðstæðurnar eru fátækar á brenniverki. Þessir tveir áhrifasamstarf minnka útblástur af rafmagnsdeilum um bil 15–30 prósent í dísilvélum. Auk þess verður brennunargöngin lítið skilvirkari þar sem allt brennur meira fullkomlega. Fyrir framleiðendur sem takast á við útblástursreglur tákna þessar verbætur raunverulega gildi, þótt þær séu frekar litlar í skilvirkni.
Praktískar áskoranir: Dreifistöðugleiki, sameining (agglómeraður) og staðfesting á raunverulegum bensínstraumi
Að ná þessum áhrifamiklu prófunar niðurstöðum með nanódeilum og breyta þeim í raunverulega brennivegurviðbætur fyrir daglega notkun er samt enn mjög erfitt. Þegar þessar deilar klumpast saman í geymslu eða þegar hiti stígar, missa þær áhrifvirkni sína vegna þess að yfirborðsflatans sem er tiltæk fyrir viðbrögð er minni. Og ef þær dreifast ekki rétt í brennivegurkerfinu getur það leitt til vandamála eins og verkefnum í sprautunum á lengri tíma. Flestir verkfræðingar sem vinna að þessu eru að reyna mismunandi aðferðir í augnablikinu, aðallega með því að leita að leiðum til að halda deilunum stöðugum með sérstök efni og aðferðum eins og hljóðbylgjum til að blanda þeim betur. Það sem við höfum séð úr prófunum með raunverulegum bílaflokkum segir hins vegar önnur saga. Þótt nanódeilar virki vel í stjórnuðum umhverfi, fellur árangur þeirra um 8% til 12% þegar þær eru settar í raunverulegar prófunar í eldri vélar sem takast á við alls konar brennivegur- og keyrsluskilyrði. Þessi bilvísar á það hversu mikilvægt er að framkvæma rétta reynsluprófanir langt áður en slík vöru eru settar á markað fyrir viðskipta.
Tændingsbreytendur: Að hámarka árangur með að stilla brennunartíma
Bensínviðbætur sem breyta tænðingartíma eru hannaðar til að bæta brennueffekt í gegnum nákvæma stjórnun á þegar því hvenær bensínið brennur miðað við staðsetningu pistonsins. Með því að færa tænðinguna á undan eða aftur á bak hjálpa þessar efni vélinum að vinna nærri þermódýnamískum markgrönsunum — að hámarka orkuútveitunina á meðan óþarfa hiti og útblástur er lágmarkaður.
Cetanbætendur (t.d. 2-Ethylhexyl Nitrate) og minnkun á tænðingarvismi fyrir dísil
Cetanfyrirvörnunarefni eins og 2-etílhexílnítrat (2-EHN) virka með því að brjóta niður í frjálsar rótir þegar þau eru sett undir mikla hita og þrýsting inni í dísilvélum. Það sem gerist næst er í raunalaga áhugavert. Niðurbrot ferlið hræðir sjálfuppsprettu, sem gerir byrjun á vélunum miklu auðveldari við köld veður. Próf sýna að þetta getur minnkað útblástur af kolefnismonoxide og kolefnishreiningum um það bil 15 prósent við köldri rekstursaðstæður. En það er einnig vandamál. Þegar uppbyggingartíminn styttest svo mikið hækkar þrýstingurinn inni í sílindrunum dramatískt. Og ef innsprautunarkerfið er ekki rétt stillt fyrir þessa breytingu, hefur það oft áhrif á aukningu á útblásti af stickungsoxíðum um 8–12 prósent í staðinn. Þess vegna er rétt stilling áfram algjörlega nauðsynleg til að halda áfram árangri í útblásturstjórnun þegar slík bætiefni eru notuð.
Óktanfyrirvörnunarefni (t.d. MMT) sem leyfa hærri samþrýstingshlutföll í brennivélum með skammtauppsprettu
Bensínvélmar með kveikjuspark fá árangur af efni sem kallast metýlkyklópentaðíenýl-mangnán-tríkornýl, sem er almennt þekkt sem MMT. Þetta efni hindrar vélknatt í því að halda oxídun brennisins stöðugri í upphafsstigum brennslunnar. Á þessu grundvelli geta framleiðendur á öruggan hátt hækkað samþrýstingshlutfallið um 1,5–2 punkta, sem leiddi til betri nýtslu á bikarhitaeiningum í bilið 4–7%. Reiknaðar rannsóknir sýna að bílar sem notast við þessi hærra óktansbrennislýsi mynda um 5% minna kolefnisdeyfingar á hverjum kílómetra vegalengd. Þó eru takmarkanir á magni mangnáns sem má nota, því of mikil magn af því safnast saman með tímanum á mikilvægum vélhlutum eins og súrefnisgefinum og katalýtískum breytum, sem er ástæðan fyrir því að flest reglugerðir setja efnið yfir hámarksleyfi.
Spurningar
Hvað eru súrefnisbætur í brennislýsi?
Súrefnisbætiefni eru sameindir eins og etanól og 1-bútánol sem innihalda súrefni í sameindarbyggingu sinni. Þær eru blönduð venjulegu brenniveiru til að bæta brennunargæði og minnka útblástur.
Hvernig virka nanódeilisvirkjumefni í brennuflæðisvélum?
Nanódeilisvirkjumefni, eins og alúmíníumoxíð og cerín-díoxíð, bæta brennun með því að veita fjölda virkra staða sem hrökkva oxíðunar- og soot-fjarlægisbragð, sem leidir til hreinna útblásts.
Hverjar eru áskorunirnar við notkun nanódeilisvirkjumefna?
Aðaláskorunirnar eru að tryggja stöðugt dreifingu nanódeilisvirkjumefna til að koma í veg fyrir klumpun og staðfesta virkni þeirra í raunverulegum brenniveiruskerfum til að halda áfram áhrifavirkni.
Hvernig stilla tændibreytir brennun?
Tændibreytir stjórna tíma tendingar brenniveirusins miðað við staðsetningu pistonsins, sem gerir mögulegt að bæta brennun og lágmarka waste og útblástur.