Évaluation des performances du moteur et des émissions de tensioactif

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 10599 (2023) Citer cet article

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La Malaisie est l’un des principaux exportateurs d’huile de palme et, bien qu’elle soit actuellement confrontée à une forte résistance à l’importation d’huile de palme dans certaines régions du monde, l’un des moyens d’utiliser ce produit consiste à augmenter la teneur en biodiesel de palme du diesel commercial local. Cependant, en raison de la nature riche en oxygène du biodiesel, son utilisation souffre d’émissions accrues d’oxydes d’azote (NOx) par rapport au diesel conventionnel. Pour atténuer ce problème et améliorer les performances et les émissions des moteurs diesel à l'aide de mélanges biodiesel-diesel, cette étude a tenté d'étudier la mise en œuvre d'un système d'alimentation en carburant en émulsion sans tensioactif (RTES) en temps réel qui produit une émulsion d'eau dans le diesel comme carburant sans tensioactifs. . La capacité de réduction des NOx de l’eau contenue dans le diesel produite par RTES a été bien documentée. Par conséquent, dans cette étude, 30 % de biodiesel-diesel (B30) ont été utilisés comme carburant de base, tandis que des émulsions dérivées du B30 composées de 10 % en poids, 15 % en poids et 20 % en poids d'eau ont été fournies dans un réservoir de 100 kVA, 5,9 L. Générateur électrique à moteur diesel turbocompressé à rampe commune. La consommation de carburant et les émissions d'échappement ont été mesurées et comparées au carburant diesel malaisien de faible qualité (D2M) disponible dans le commerce. Les preuves suggèrent que le biodiesel-diesel B30 émulsionné produit par RTES était capable d'augmenter l'efficacité thermique des freins (BTE) jusqu'à un maximum de 36 % et de réduire la consommation spécifique de carburant des freins (BSFC) jusqu'à 8,70 %. De plus, les émulsions biodiesel-diesel B30 produisaient beaucoup moins de NOx, de monoxyde de carbone et de fumée à charge moteur élevée. En conclusion, les émulsions biodiesel-diesel B30 peuvent être facilement utilisées dans les moteurs diesel actuels sans compromettre les performances et les émissions.

La Malaisie est l’un des principaux exportateurs d’huile de palme et est en mesure de produire son propre biodiesel à base d’huile de palme. Cependant, alors que l’Union européenne (UE) devient de plus en plus hostile aux importations d’huile de palme1,2, la Malaisie doit trouver des moyens d’utiliser pleinement ce produit sur le marché intérieur. L’un des moyens les plus prometteurs d’augmenter l’utilisation de l’huile de palme consiste à augmenter la teneur en biodiesel à base d’huile de palme du diesel domestique. Depuis 2010, la Malaisie a augmenté le pourcentage de biodiesel dans le carburant diesel domestique de 5 à 10 % en volume. Le 12e plan malaisien (RMK-12) a fixé pour objectif d'imposer 30 % en volume de mélange biodiesel-diesel (B30) dans le carburant diesel domestique d'ici 20253. À l'heure actuelle, le diesel disponible dans le commerce et vendu dans les stations-service du pays se compose soit de 7 % en volume (B7) ou 10 % en volume (B10) de biodiesel-diesel. Néanmoins, de tels efforts suscitent des inquiétudes chez les constructeurs de moteurs ainsi que chez les propriétaires de véhicules commerciaux et privés quant à l’impact de cette mise en œuvre sur les coûts et l’efficacité du carburant, ainsi que sur les performances et la durabilité du moteur.

Le coût de production du biodiesel est plus élevé que celui du carburant diesel conventionnel à base de pétrole4, par conséquent, l'augmentation de la teneur en biodiesel dans les mélanges biodiesel-diesel entraînera une augmentation des coûts de production du carburant. En Malaisie, le gouvernement impose depuis des décennies un programme de subvention à grande échelle sur les prix des carburants5 qui pourrait être en mesure d’absorber la hausse des prix des mélanges croissants de biodiesel et de carburant diesel, stabilisant ainsi le prix du marché du diesel commercial. Néanmoins, à mesure que la teneur en biodiesel du carburant biodiesel-diesel augmente, le pouvoir calorifique global par volume diminuera en raison du fait que les biodiesels possèdent un pouvoir calorifique (CV) inférieur à celui du diesel à base de pétrole. Cela entraînera une augmentation de la consommation de carburant, car davantage de carburant devra être consommé afin de produire la même quantité d'énergie que le diesel conventionnel à base de pétrole. En outre, la consommation de carburant pourrait également augmenter, car le biodiesel possède une viscosité plus élevée, ce qui pourrait entraîner un mauvais comportement de pompage et de pulvérisation du carburant6.

Le biodiesel possède en général une viscosité cinématique et une densité plus élevées que le diesel conventionnel7. Ces facteurs affectent l’atomisation et l’entraînement des gouttelettes de carburant lorsqu’elles sont injectées dans la chambre de combustion. Cependant, dans un moteur diesel moderne équipé d’un système d’injection de carburant à rampe commune, il a été avancé que les effets des propriétés susmentionnées étaient plutôt insignifiants. En effet, l'injection de carburant à haute pression introduite par le système d'injection de carburant à rampe commune permet d'améliorer l'atomisation et l'évaporation des gouttelettes de carburant, améliorant ainsi le processus de combustion8. Néanmoins, le biodiesel émet des émissions d'oxydes d'azote (NOx) plus élevées si l'on prend en compte les délais d'allumage plus longs causés par des températures de combustion maximales plus élevées en raison d'une teneur plus élevée en oxygène dans le biodiesel9. De plus, en raison du CV plus faible du biodiesel, la consommation de carburant est considérablement plus élevée que celle du diesel conventionnel. Plusieurs recherches ont documenté une consommation de carburant plus élevée lors de l’utilisation de divers mélanges de biodiesel dans les moteurs diesel à injection à rampe commune10,11,12.