Emissions from a Euro 6 engine using polyoxymethylene dimethyl ethers: Chemical effects vs mapping strategy

Autor: Silvana Arias, John R. Agudelo, Angel Ramos, Magín Lapuerta
Rok vydání: 2023
Předmět:
Zdroj: Fuel. 335:127017
ISSN: 0016-2361
DOI: 10.1016/j.fuel.2022.127017
Popis: New fuel technologies, such as electrofuels, are an attractive alternative to meet the energy demand and emission regulations, with sustainable electricity being the primary source of energy. Recently, there is increasing interest in using polyoxymethylene dimethyl ether (OME) as a diesel substitute. This study investigated the effect of a diesel fuel blend with 20% of OME (OME20) with 3–5 oxymethylene groups, on the performance, combustion characteristics, regulated emissions, particle number (PN), and particle size distribution in a compression ignition Euro 6 engine following the Worldwide harmonized Light vehicle Test Cycle (WLTC). Regulated emissions were measured downstream of the aftertreatment system, while PN emissions were measured upstream of the particulate filter. The results showed that OME20 increased the peaks of pressure and heat released rate, causing an increase in the combustion speed compared to diesel. OME20 reduced CO and THC accumulated emissions by 52% and 17%, respectively, and the PN exhibited a dramatic reduction close to 61%. Such reductions were influenced by both the fuel formulation and the engine settings induced by the fuel. With OME20, the engine requires higher fueling to maintain the same power output. Therefore, the accelerator pedal position was higher compared to diesel, leading a decrease in exhaust gas recirculation (EGR) rate to increase the air mass flow. Consequently, PN, CO and THC emissions were reduced, and conversely, accumulated NOx emissions increased up to 42%. OME20 decreased the peak number concentrations of accumulation-mode particles at all driving cycle phases and caused a slight shift of the particles toward smaller size compared to diesel fuel. From the results, it can be concluded that PN and regulated emissions, despite being strongly affected by the fuel properties, are very sensitive to the EGR rate and the equivalence ratio, which are established in the engine mapping.
Las nuevas tecnologías de combustibles, como los electrocombustibles, son una alternativa atractiva para cumplir con la demanda energética y las regulaciones de emisiones, siendo la electricidad sustentable la principal fuente de energía. Recientemente, existe un interés creciente en el uso de polioximetilen dimetil éter (OME) como sustituto del diesel. Este estudio investigó el efecto de una mezcla de combustible diésel con un 20 % de OME (OME20) con 3–5 grupos oximetileno sobre el rendimiento, las características de combustión, las emisiones reguladas, el número de partículas (PN) y la distribución del tamaño de las partículas en un motor Euro de encendido por compresión. 6 siguiendo el ciclo de prueba de vehículos ligeros armonizados a nivel mundial (WLTC). Las emisiones reguladas se midieron aguas abajo del sistema de postratamiento, mientras que las emisiones de PN se midieron aguas arriba del filtro de partículas. Los resultados mostraron que OME20 aumentó los picos de presión y la tasa de liberación de calor, lo que provocó un aumento en la velocidad de combustión en comparación con el diésel. OME20 redujo las emisiones acumuladas de CO y THC en un 52 % y un 17 %, respectivamente, y el PN exhibió una reducción drástica cercana al 61 %. Tales reducciones fueron influenciadas tanto por la formulación del combustible como por los ajustes del motor inducidos por el combustible. Con OME20, el motor requiere una mayor carga de combustible para mantener la misma potencia de salida. Por lo tanto, la posición del pedal del acelerador era más alta en comparación con el diésel, lo que provocó una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumulado respectivamente, y la PN exhibió una drástica reducción cercana al 61%. Tales reducciones fueron influenciadas tanto por la formulación del combustible como por los ajustes del motor inducidos por el combustible. Con OME20, el motor requiere una mayor carga de combustible para mantener la misma potencia de salida. Por lo tanto, la posición del pedal del acelerador era más alta en comparación con el diésel, lo que provocó una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumulado respectivamente, y la PN exhibió una drástica reducción cercana al 61%. Tales reducciones fueron influenciadas tanto por la formulación del combustible como por los ajustes del motor inducidos por el combustible. Con OME20, el motor requiere una mayor carga de combustible para mantener la misma potencia de salida. Por lo tanto, la posición del pedal del acelerador era más alta en comparación con el diésel, lo que provocó una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumulado provocando una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumulado provocando una disminución en la tasa de recirculación de gases de escape (EGR) para aumentar el flujo de masa de aire. En consecuencia, se redujeron las emisiones de PN, CO y THC y, por el contrario, NO acumuladox las emisiones aumentaron hasta un 42%. OME20 disminuyó las concentraciones máximas de partículas en modo de acumulación en todas las fases del ciclo de conducción y provocó un ligero cambio de las partículas hacia un tamaño más pequeño en comparación con el combustible diésel. De los resultados se puede concluir que la PN y las emisiones reguladas, a pesar de estar fuertemente afectadas por las propiedades del combustible, son muy sensibles a la tasa de EGR y la relación de equivalencia, las cuales se establecen en el mapeo del motor.
Databáze: OpenAIRE
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