Assessment of non-regulated emissions in a diesel engine running with low-carbon fuels and its transient response using low-reactivity fuels.

Abstract

[ES] La primera parte de la investigación examina el potencial de los combustibles bajos en carbono (LCF), como los éteres de oximetileno dimetilo (OMEx), el diésel Fischer-Tropsch (FT-diesel), los ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME) y los aceites vegetales hidrotratados (HVO) integrado en las mezclas de combustible, para reducir las emisiones contaminantes de un motor ligero de encendido por compresión. El estudio se centra en las emisiones reguladas y no reguladas, analizando los efectos de las calibraciones directas y optimizadas en el rendimiento del motor, destacando particularmente las compensaciones en las emisiones de óxidos de nitrógeno, aldehídos e hidrocarburos saturados en diversas condiciones operativas.

La segunda parte de la investigación se centra en el funcionamiento transitorio de motores de encendido por compresión que utilizan combustibles de baja reactividad, específicamente gasolina, nafta y metanol. Evalúa el rendimiento y las emisiones en condiciones dinámicas y descubre que la nafta ofrece un equilibrio favorable entre la respuesta del par y la reducción de emisiones, particularmente en términos de NOx y CO2, a pesar de los desafíos relacionados con el aumento del hollín y los hidrocarburos no quemados. El metanol mostró potencial para reducir las emisiones de hollín, pero tenía limitaciones en la estabilidad y eficiencia de la combustión bajo diferentes cargas.

Al integrar los hallazgos, estos estudios iluminan la compleja interacción entre las propiedades del combustible, la calibración del motor y las condiciones operativas, proporcionando información sobre las consideraciones ambientales y operativas necesarias para la adopción de combustibles alternativos en los motores de encendido por compresión.

[EN] The first part of the research examines the potential of low-carbon fuels (LCFs) such as oxymethylene dimethyl ethers (OMEx), Fischer-Tropsch diesel (FT-diesel), Fatty Acid Methyl Esters (FAME), and Hydrotreated Vegetable Oils (HVO) integrated into fuel blends, in reducing pollutant emissions from a light-duty compression ignition engine. The study focuses on both regulated and unregulated emissions, analyzing the effects of drop-in and optimized

calibrations on engine performance, particularly highlighting the trade-offs in emissions of nitrogen oxides, aldehydes, and saturated hydrocarbons under various operational conditions.

The second part of the investigation focuses on the transient operation of compression ignition engines using low-reactivity fuels, specifically gasoline, naphtha, and methanol. It assesses the performance and emissions during dynamic conditions, finding that naphtha offers a favorable balance between torque response and emission reduction, particularly in terms of NOx and CO2, despite challenges with increased soot and unburned hydrocarbons. Methanol showed potential in reducing soot emissions but had limitations in combustion stability and efficiency under varying loads.

Integrating the findings, these studies illuminate the complex interplay between fuel properties, engine calibration, and operational conditions, providing insights into the environmental and operational considerations necessary for adopting alternative fuels in compression ignition engines.