Formulation of new diesel-based fuels: Evaluation of performance and emissions

A indústria, ao longo dos anos, vem trabalhando no sentido de melhorar a eficiência dos motores. Mais recentemente surgiu, também, a necessidade de reduzir as emissões de poluentes para se adequar às severas leis ambientais. Isto tem despertado o interesse de desenvolver pesquisas no sentido de substituir os combustíveis derivados do petróleo por diversos tipos de combustíveis menos poluentes, tais como: misturas de óleo diesel com ésteres de óleos vegetais e óleo diesel com óleos vegetais e álcool, emulsões e microemulsões. Este trabalho tem como objetivo desenvolver sistemas microemulsionados a partir de tensoativos não iônicos dos grupos nonilfenois etoxilados e álcoois láuricos etoxilados, misturas com etanol/diesel e misturas diesel/biodiesel para uso em motores diesel. Em uma primeira fase, visando selecionar os sistemas microemulsionados, foram obtidos diagramas ternários das misturas, sendo os sistemas compostos por: tensoativos não-iônicos, água como fase polar e como fase apolar o diesel e/ou misturas diesel/biodiesel. Os sistemas microemulsionados e as misturas, que representam os combustíveis estudados, foram caracterizados quanto à massa específica, a viscosidade, o índice de cetano e o ponto de fulgor. Também foram avaliados o efeito da temperatura nos sistemas microemulsionados, o desempenho do motor, e as emissões de monóxido de carbono, óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos não queimados e fumaça de todos os sistemas. Os ensaios de consumo específico e das emissões em função da potência foram realizados em um motor de ciclo diesel em uma bancada dinamométrica e o analisador de emissões GreenLine 8000. Os resultados mostraram um pequeno aumento no consumo específico para os combustíveis microemulsionados, nas misturas diesel/biodiesel em relação ao diesel puro, porém com uma redução nas emissões de óxidos de nitrogênio, hidrocarbonetos não queimados, índice de fumaça e óxidos de enxofreThe industry, over the years, has been working to improve the efficiency of diesel engines. More recently, it was observed the need to reduce pollutant emissions to conform to the stringent environmental regulations. This has attached a great interest to develop researches in order to replace the petroleum-based fuels by several types of less polluting fuels, such as blends of diesel oil with vegetable oil esters and diesel fuel with vegetable oils and alcohol, emulsions, and also microemulsions. The main objective of this work was the development of microemulsion systems using nonionic surfactants that belong to the Nonylphenols ethoxylated group and Lauric ethoxylated alcohol group, ethanol/diesel blends, and diesel/biodiesel blends for use in diesel engines. First, in order to select the microemulsion systems, ternary phase diagrams of the used blends were obtained. The systems were composed by: nonionic surfactants, water as polar phase, and diesel fuel or diesel/biodiesel blends as apolar phase. The microemulsion systems and blends, which represent the studied fuels, were characterized by density, viscosity, cetane number and flash point. It was also evaluated the effect of temperature in the stability of microemulsion systems, the performance of the engine, and the emissions of carbon monoxide, nitrogen oxides, unburned hydrocarbons, and smoke for all studied blends. Tests of specific fuel consumption as a function of engine power were accomplished in a cycle diesel engine on a dynamometer bench and the emissions were evaluated using a GreenLine 8000 analyzer. The obtained results showed a slight increase in fuel consumption when microemulsion systems and diesel/biodiesel blends were burned, but it was observed a reduction in the emission of nitrogen oxides, unburned hydrocarbons, smoke index and f sulfur oxide