EN
Aditif Bahan Bakar Beroksigen: Meningkatkan Pembakaran Lengkap
Mekanisme: Bagaimana Etanol dan 1-Butanol Meningkatkan Ketersediaan Oksigen serta Mengurangkan Pelepasan CO/HC
Kedua-dua etanol (C2H5OH) dan 1-butanol (C4H9OH) mengandungi oksigen dalam molekul mereka, yang bermaksud bahawa keduanya membawa oksigen tambahan secara langsung ke dalam enjin apabila dicampurkan dengan bahan api biasa. Oksigen tambahan ini membantu pembakaran bahan api lebih lengkap, mengurangkan hasil sampingan pembakaran yang tidak diingini yang kita semua benci. Apabila dibandingkan secara langsung dengan petrol biasa, campuran yang mengandungi alkohol-alkohol ini mengurangkan pelepasan karbon monoksida sebanyak 20 hingga 30 peratus, serta mengurangkan hidrokarbon tak terbakar sebanyak kira-kira 15 hingga 25 peratus. Ini berlaku kerana bahan api terbakar dengan lebih bersih dan lebih lengkap dalam kebanyakan enjin di bawah keadaan operasi normal. Cukup mengesankan untuk sesuatu yang kedengarannya begitu teknikal!
Kompromi Kecekapan: Menyeimbangkan Peningkatan Kecekapan Terma Brek dengan Pembentukan NOx
Menambahkan sebatian beroksigen ke dalam bahan bakar biasanya meningkatkan kecekapan terma brek antara 3 hingga 8 peratus kerana sebatian ini membantu pembakaran bahan bakar secara lebih lengkap. Namun, terdapat aspek lain yang perlu diperhatikan oleh jurutera. Apabila suhu pembakaran meningkat mendadak, ia sebenarnya mempercepat penghasilan NOx termal melalui apa yang dikenali sebagai mekanisme Zeldovich. Kajian juga menunjukkan sesuatu yang menarik di sini: setiap kali kecekapan termal meningkat kira-kira 10 peratus akibat sebatian beroksigen berbasis etanol, pelepasan NOx cenderung meningkat antara 12 hingga 18 peratus. Oleh itu, memenuhi piawaian pelepasan bukan sekadar soal menambahkan beberapa bahan tambah. Juruteknik benar-benar perlu menyesuaikan sistem dengan teliti—memperhatikan jumlah bahan tambah yang digunakan, masa tepat bahan tambah tersebut disuntik ke dalam sistem, serta memastikan enjin dikalibrasi secara keseluruhan dengan betul. Menambah bahan secara rawak tidak lagi mencukupi pada hari ini.
Katalis Nanopartikel: Meningkatkan Kinetik Tindak Balas di Dalam Silinder
Katalis nanopartikel mewakili sempadan baharu dalam pengoptimuman pembakaran, di mana bahan seperti aluminium oksida (Al₂O₃) dan serium dioksida (CeO₂) bertindak sebagai promotor pembakaran pada tahap molekul. Nisbah luas permukaan terhadap isi padu yang sangat tinggi mencipta banyak tapak aktif yang mempercepatkan tindak balas pengoksidaan utama dan penyingkiran jelaga melalui laluan katalisis permukaan.
Nanopartikel Al₂O₃ dan CeO₂ sebagai Promotor Pembakaran: Katalisis Permukaan dan Laluan Pengoksidaan Jelaga
Nanopartikel aluminium oksida meningkatkan kadar penyebaran nyala api kerana ia melekat pada radikal hidrokarbon yang mengganggu, yang secara asasnya mengurangkan tenaga yang diperlukan untuk memulakan proses pengoksidaan. Di sisi lain, cerium dioksida mempunyai ciri unik iaitu mampu menyimpan oksigen dan kemudian melepaskannya apabila terdapat banyak bahan api, sebelum menyerapnya kembali apabila keadaan menjadi lebih kurang bahan api (leaner). Kedua-dua kesan ini bekerja secara bersama-sama untuk mengurangkan pelepasan jirim partikulat antara 15 hingga 30 peratus dalam enjin diesel. Selain itu, proses pembakaran menjadi sedikit lebih cekap kerana semua bahan terbakar dengan lebih lengkap. Bagi pengilang yang berurusan dengan peraturan pelepasan, peningkatan ini memberikan nilai nyata walaupun peningkatan cekap tenaga yang diberikan relatif kecil.
Cabaran Praktikal: Kestabilan Serakan, Pengagregatan, dan Pengesahan Ekonomi Bahan Api dalam Dunia Sebenar
Mendapatkan hasil makmal yang mengagumkan dengan nanopartikel yang diterjemahkan menjadi aditif bahan api sebenar untuk kegunaan harian masih merupakan cabaran yang cukup besar. Apabila zarah-zarah ini berkelompok semasa penyimpanan atau apabila suhu meningkat, keberkesanan mereka berkurangan kerana luas permukaan yang tersedia untuk tindak balas menjadi lebih kecil. Selain itu, jika zarah-zarah ini tidak tersebar secara merata dalam sistem bahan api, ia boleh menyebabkan masalah seperti penyumbatan injektor pada masa hadapan. Kebanyakan jurutera yang sedang mengkaji perkara ini kini sedang mencuba pelbagai pendekatan, terutamanya dengan mencari cara untuk menstabilkan zarah-zarah tersebut menggunakan bahan kimia khas dan teknik seperti gelombang bunyi untuk mencampurkannya dengan lebih baik. Namun, hasil ujian yang dijalankan ke atas armada kenderaan sebenar menceritakan kisah yang berbeza. Walaupun nanopartikel berfungsi dengan baik dalam persekitaran terkawal, prestasi mereka berkurang antara 8% hingga 12% apabila diuji secara ketat dalam enjin lama yang menangani pelbagai kualiti bahan api dan keadaan pemanduan. Jurang prestasi ini menegaskan mengapa ujian medan yang betul-betul komprehensif perlu dijalankan jauh sebelum mana-mana produk ini dipasarkan secara komersial.
Pengubah Nyala: Mengoptimumkan Masa Pembakaran untuk Kecekapan Maksimum
Aditif bahan api yang mengubah masa nyala direka untuk meningkatkan kecekapan pembakaran dengan mengawal secara tepat apabila kapan bahan api menyala berbanding kedudukan omboh. Dengan memajukan atau melambatkan permulaan nyala, sebatian ini membantu enjin beroperasi lebih dekat dengan had termodinamik—memaksimumkan pengekstrakan tenaga sambil meminimumkan haba buangan dan pelepasan.
Peningkat Sistana (contohnya, 2-Etilheksil Nitrat) dan Pengurangan Jangka Masa Nyala Diesel
Peningkat setana seperti 2-etilheksil nitrat (2-EHN) berfungsi dengan terurai menjadi radikal bebas apabila terdedah kepada haba dan tekanan yang sangat tinggi di dalam enjin diesel. Apa yang berlaku seterusnya sebenarnya cukup menarik. Proses penguraian ini mempercepatkan autoignition, menjadikan permulaan enjin tersebut jauh lebih mudah ketika cuaca sejuk di luar. Ujian menunjukkan bahawa ini boleh mengurangkan pelepasan karbon monoksida dan hidrokarbon sehingga kira-kira 15 peratus semasa operasi dalam cuaca sejuk. Namun, terdapat satu kekangan. Apabila tempoh penundaan penyalaan dipendekkan secara ketara, tekanan di dalam silinder meningkat secara mendadak. Dan jika sistem suntikan tidak diselaraskan dengan betul untuk perubahan ini, pelepasan nitrogen oksida cenderung meningkat antara 8 hingga 12 peratus. Oleh sebab itu, penyesuaian yang tepat tetap menjadi perkara yang mutlak penting bagi mengekalkan manfaat kawalan pelepasan semasa menggunakan bahan tambah ini.
Peningkat Oktana (cth., MMT) Membolehkan Nisbah Mampatan Lebih Tinggi dalam Enjin SI
Enjin pembakaran percikan mendapat manfaat daripada bahan yang dikenali sebagai metilsiklopentadienil mangan trikarbonil, yang secara umumnya dikenali sebagai MMT. Bahan ini menghalang ketukan enjin dengan menstabilkan pengoksidaan bahan api semasa peringkat awal pembakaran. Akibatnya, pengilang boleh meningkatkan nisbah mampatan dengan selamat sebanyak kira-kira 1.5 hingga 2 titik, yang seterusnya meningkatkan kecekapan terma brek antara 4% hingga 7%. Ujian dunia nyata menunjukkan bahawa kereta yang menggunakan bahan api oktan tinggi ini benar-benar menghasilkan kira-kira 5% lebih sedikit pelepasan karbon dioksida bagi setiap kilometer yang dilalui. Namun, terdapat had terhadap jumlah mangan yang boleh digunakan kerana penggunaan berlebihan akan menyebabkan penumpukan beransur-ansur pada komponen enjin penting seperti sensor oksigen dan penukar katalitik; oleh itu, kebanyakan peraturan menetapkan had maksimum kadar dos yang dibenarkan.
Bahagian Soalan Lazim
Apakah aditif bahan api beroksigen?
Aditif bahan api beroksigen adalah sebatian seperti etanol dan 1-butanol yang mengandungi oksigen dalam struktur molekulnya. Bahan-bahan ini dicampurkan dengan bahan api biasa untuk meningkatkan kecekapan pembakaran dan mengurangkan pelepasan.
Bagaimanakah katalis nanopartikel berfungsi dalam enjin pembakaran?
Katalis nanopartikel, seperti aluminium oksida dan serium dioksida, meningkatkan pembakaran dengan menyediakan banyak tapak aktif yang mempercepatkan tindak balas pengoksidaan dan penyingkiran jelaga, menghasilkan pelepasan yang lebih bersih.
Apakah cabaran penggunaan katalis nanopartikel?
Cabaran utama termasuk memastikan pencaran nanopartikel yang stabil untuk mengelakkan pengumpulan, serta mengesahkan prestasi mereka dalam sistem bahan api dunia nyata bagi mengekalkan keberkesanan.
Bagaimanakah pengubah mod pengapian mengoptimumkan pembakaran?
Pengubah mod pengapian mengawal masa pengapian bahan api berbanding kedudukan omboh, membolehkan pembakaran yang lebih cekap serta meminimumkan sisa dan pelepasan.