สมรรถนะและการปล่อยสารมลพิษของเครื่องยนต์ดีเซลจากการใช้ดีเซลผสมกับปาล์มเอทิลเอสเตอร์ เอทิลอะซิเตท และเอทานอล

Diesel-Engine Performance and Emission Using Diesel Mixed with Palm Ethyl Ester, Ethyl Acetate and Ethanol

Abstract

การปล่อยออกไซด์ของไนโตรเจนและฝุ่นละอองขนาดเล็กจากเครื่องยนต์ดีเซลส่งผลกระทบต่อสุขภาพของมนุษย์และสิ่งแวดล้อม เชื้อเพลิงดีเซลผสมกับสารที่มีออกซิเจนเป็นองค์ประกอบ เช่น แอลกอฮอล์และเอสเตอร์กำลังถูกพัฒนาอย่างต่อเนื่องเพื่อลดการปล่อยสารมลพิษทั้งสอง งานวิจัยนี้ เป็นการศึกษาสมรรถนะและการปล่อยสารมลพิษต่างๆ ของเครื่องยนต์ ดีเซลแบบฉีดตรง หนึ่งสูบ สี่จังหวะ ณ ความเร็วรอบ 3,000 rpm และเปลี่ยนแปลงภาระงาน โดยใช้ดีเซลผสมกับปาล์มเอทิลเอสเตอร์และเอทิลอะซิเตทร้อยละ 5 (PEE5Ea5) และเอทานอล ซึ่งเพิ่มถึงร้อยละ 20 โดยปริมาตร เมื่อเทียบกับดีเซล และดีเซล ผสมกับปาล์มเอทิลเอสเตอร์ร้อยละ 5 (PEE5) ผลการทดสอบสมรรถนะของเครื่องยนต์ แสดงให้เห็นว่า การใช้ PEE5Ea5 และเอทานอลซึ่งเพิ่มถึงร้อยละ 20 นำไปสู่การลดลงอย่างต่อเนื่องของสมรรถนะของเครื่องยนต์ตามการเพิ่มเอทานอล อย่างไรก็ตาม งานวิจัยนี้ พบว่า การใช้ PEE5Ea5 ผสมกับเอทานอลร้อยละ 5 มีประสิทธิภาพทางความร้อนเบรคเพิ่มขึ้นถึงร้อยละ 1 เมื่อ เทียบกับ PEE5 และใกล้เคียงกับดีเซล ขณะที่การเพิ่มขึ้นของความสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงจำเพาะเบรคไม่เกินร้อยละ 6 เมื่อเทียบกับดีเซล ณ กำลังงานเบรค 4 kW ยิ่งไปกว่านั้น การวัดสารพิษต่างๆ ของเครื่องยนต์ แสดงให้เห็นว่าการใช้ PEE5Ea5 ผสมกับ เอทานอลสูงถึงร้อยละ 20 นำไปสู่การลดลงอย่างต่อเนื่องของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไนทริกออกไซด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ และฝุ่นละออง เนื่องจากการผสมเอทิลอะซิเตท และเอทานอล ทำให้การเผาไหม้สมบูรณ์ และการลดลงของอัตราส่วนคาร์บอนต่อไฮโดรเจน ซึ่งนำไปสู่การลดลงของอุณหภูมิการเผาไหม้ แต่มีการเพิ่มขึ้นของไฮโดรคาร์บอนเมื่อเทียบกับดีเซล และ PEE5   Nitrogen oxide and particulate matter emissions from diesel engines affect to human health and environment. Diesel fuel mixed with oxygenated additives, such as alcohols and esters, are being continuously developed to reduce both emissions. This work is to study the performance and emissions of a direct-injection diesel engine, single-cylinder and four-strokeengine, at speed 3,000 rpm and different loads, as using diesel mixed with palm ethyl ester and ethyl acetate at 5%v (PEE5Ea5) and ethanol increased to 20%v compared with diesel and diesel blended to 5% palm ethyl ester (PEE5). Results of engine performance test indicate that the use of PEE5Ea5 and ethanol as added to 20% led to the continuous reduction of engine performance with increasing ethanol. However, this work found that the use of PEE5Ea5 mixed with 5% ethanol had brake thermal efficiency increased to 1% comparing with PEE5 and similar to diesel. The increase of brake specific fuel consumption was not more than 6% as compared with diesel at 4 kW brake power. Moreover, measuring engine pollutants show that the use of PEE5Ea5 blended to ethanol as added to 20% led to the continous reduction of carbon dioxide, nitric oxide, carbon monoxide, and particulate matter, because the mixture of ethyl acetate and ethanol resulted in the complete combustion and the decrease of carbon to hydrogen ratio leading tothe reduction of burning temperature but there was the addition of hydrocarbon as comparing with diesel and PEE5.