[Back]

A. Damyanov:
"Alcoholic Fuels in Diesel Engines. Methanol, Ethanol and Butanol";
2019; 14 pages.

On a modified diesel engine at the Institute for Powertrains and Automotive Technology at the Vienna University of Technology, fuel-specific combustion processes are being developed and analysed regarding their feasibility, efficiency and emissions. This article handles the operation of a diesel engine with bio-alcohols. The investigated fuels are methanol, ethanol and butanol. Due to the very low cetane number of these alcohols, their usage is normally assumed with spark ignition engines but not with a compression ignition engine. However, there are technical possibilities for alcoholic fuel utilization in a diesel engine: 1) small amounts of the alcohol may be added to the conventional diesel fuel and 2) the diesel engine may be modified to operate in a dual-fuel mode, whereas the alcoholic fuel is fed into the intake manifold and the diesel Is directly injected into the combustion chamber. The addition of 10 or 20 vol% alcohol to the diesel fuel results in a reduction in soot emissions, especially at low loads. No significant efficiency differences to diesel reference operation are determined when operating with alcohol-diesel blends. By supplying alcohols into the intake manifold, depending on the operating point, substitution potentials of up to 85% energy share can be achieved before unwanted combustion phenomena prevent a further increase of the alcohol amount. At higher loads within this operation mode, the efficiency is increased by almost 2 % points. The observed strong decrease in particle mass and particle number allows a further reduction of the nitrogen oxide emissions.

An einem adaptierten Dieselmotor im Einzylinderbetrieb werden am Institut für Fahrzeugantriebe und Automobiltechnik an der Technischen Universität Wien kraftstoffspezifische Brennverfahren entwickelt und in Puncto Umsetzbarkeit, Effizienz und
Emissionen analysiert. Dieser Bericht behandelt den Betrieb eines Dieselmotors mit Bioalkoholen. Die untersuchten Kraftstoffe sind Methanol, Ethanol und Butanol. Aufgrund der sehr niedrigen Cetanzahl dieser Alkohole, wird ihre Verwendung normalerweise mit Ottomotoren, nicht jedoch mit Selbstzündungsmotoren assoziiert. Es gibt allerdings technische Möglichkeiten für den Einsatz von alkoholischen Kraftstoffen in einem Dieselmotor: 1) Dem herkömmlichen Dieselkraftstoff können geringe Mengen Alkohol zugemischt werden und 2) der Dieselmotor kann so modifiziert werden, dass er in einem Zweistoffbetrieb betrieben wird. In diesem Fall wird der alkoholische Kraftstoff in den Ansaugkrümmer zugeführt und der konventionelle Dieselkraftstoff wird direkt in die Brennkammer eingespritzt. Die Zumischung von 10 oder 20 vol% Alkohol zum Dieselkraftstoff in der Form eines s.g. ,, Blends" führt zu einer Verringerung der Rußemissionen, insbesondere bei niedrigen Lasten. Beim Betrieb mit Alkohol-Diesel-Gemischen werden keine signifikanten Effizienzunterschiede zum Dieselreferenzbetrieb festgestellt. Durch Einspeisen von Alkoholen in das Saugrohr können je nach Betriebspunkt Substitutionspotentiale von bis zu 85 % Energieanteil erreicht werden, bevor unerwünschte Verbrennungserscheinungen die weitere Erhöhung der Alkoholmenge verhindern. Bei höheren Lasten innerhalb dieser Betriebsart wird der Wirkungsgrad um fast 2 % Punkte erhöht. Die beobachtete starke Abnahme der Partikelmasse und der Partikelanzahl ermöglicht eine weitere Reduktion der Stickoxidemissionen.