En teknik som modellerar förbränningsegenskaperna hos bensin blandat med biobränslen för renare och effektivare bränslen.

Ett tillvägagångssätt för att modellera förbränningsegenskaperna hos bensin blandat med biobränslen ger värdefulla insikter om förbränningen och potentialen hos denna bränslekombination – den hjälper också till med KAUSTs strävan att utveckla bränslen som är mindre förorenande och ger bättre prestanda.

Förbränning av fordonsbränsle, som bensin, släpper ut stora mängder växthusgaser och är en stor bidragande orsak till klimatförändringarna. Att utveckla grönare och effektivare bränslen är en enorm utmaning för transportbranschen.

Detta ledde till att Aamir Farooq och Ph.D. student Ahfaz Ahmed från KAUST för att samarbeta med Fuel Technology Team på Saudi Aramco och forskare från National University of Ireland Galway, i att utveckla en innovativ metod för att undersöka förbränning av bioetanolblandade bensiner.

"När vi går mot ny motorteknologi, bränsleegenskaper spelar en mycket viktig roll för att optimera motoreffektivitet och minimera utsläpp, " förklarar Farooq. "Vårt mål var att ta fram en modell för att simulera bränsle-motorinteraktioner för bränslen som innehåller stora fraktioner bioetanol."

Forskarna beredde först två högoktaniga bensiner blandade med olika mängder bioetanol och observerade bränslenas självantändningsbeteende över ett brett spektrum av tryck, temperaturer och luft-till-bränsle-förhållanden. Vid höga temperaturer, teamet använde ett högtrycksstötrör för att observera reaktionen. Men förbränningen tar längre tid vid mellan- och låga temperaturer, så laget använde en snabbkompressionsmaskin för att observera reaktivitet.

Eftersom bensin är komplexa bränslen som innehåller hundratals olika kemiska föreningar, teamet använde också tre typer av surrogatbränslen som innehöll flera referenskomponenter, vilket gjorde det möjligt för dem att simulera förbränningen av de bioetanolblandade bensinerna och modellera deras antändningsfördröjningstider.

"Tändningsfördröjningstiden är en viktig egenskap hos ett bränsle och har en betydande inverkan på motorns design och funktion, ", säger Ahmed. "Användningen av high fidelity surrogatbränslen gjorde det möjligt för oss att modellera tändningsfördröjningstiderna för dessa biobränsleblandade bensiner, och gav oss djupare insikter om hur biobränsleinnehållet förändrar förbränningsbeteendet jämfört med vanlig bensin."

Trots den olika evolutionen av kemiska arter under förbränning, forskarna fann att vid höga temperaturer uppvisade de blandade bränslena liknande självantändningsegenskaper, men vid mellantemperaturer, bränslet med högre oktantal och högre etanolhalt uppvisade längre tändningsfördröjningstider.

"Vi planerar att utforska antändningsegenskaperna hos ytterligare två biobränslen - metanol och dimetyleter - efter att de har blandats med vanlig bensin och diesel, säger Farooq.