Ternäre Kraftstoffmischungen mit Abfallkunststofföl und Diethyl Ether verbessern Emissionen bei Diesel‑Motoren

Ein kürzlich veröffentlichtes Open‑Access‑Paper untersucht die Auswirkungen von ternären Kraftstoffmischungen aus Diesel, Abfallkunststofföl (WPO) und Diethyl Ether (DEE) auf die Leistungs‑ und Emissionsparameter eines ein‑Zylinder‑Diesel‑Motors mit variabler Verdichtungs­rate. Die Autoren berichten, dass die Kombination aus 65 % Diesel, 25 % WPO und 10 % DEE die CO‑Emissionen um 22,22 % und die HC‑Emissionen um 11,88 % gegenüber reinem Diesel reduziert, während die Bremsleistung um 6,93 % sinkt und der spezifische Kraftstoffverbrauch um 6,03 % steigt.

Versuchsaufbau

Der Motor wurde bei einer konstanten Drehzahl von 1500 U/min betrieben und Belastungen von 2 bis 12 kg getestet. Die WPO‑Komponente wurde durch katalytische Pyrolyse von LDPE‑Abfall gewonnen und in Dieselvolumenanteilen von 15 %, 20 %, 25 % und 30 % gemischt; DEE blieb in allen Versuchen bei 10 % konstant, um Zündqualität, Flüchtigkeit und Zerstäubung zu verbessern.

Ergebnisse der Emissionsmessungen

Nach Angaben der Autoren zeigte das Gemisch D65B25DE10 die besten Gesamtergebnisse: CO‑Reduktion von 22,22 % und HC‑Reduktion von 11,88 % bei voller Last, während die Brems‑thermische Effizienz (BTE) um 6,93 % zurückging und der Brems‑spezifische Kraftstoffverbrauch (BSFC) um 6,03 % anstieg. Die Messungen umfassten die regulierten Schadstoffe CO, HC, NOx und CO₂.

Verbrennungscharakteristik

Die Analyse der Verbrennung ergab, dass höhere WPO‑Anteile zu einer verlängerten Zündverzugszeit und zu höheren Spitzen‑Zylinderdruckwerten führen. Der Zusatz von DEE verbesserte hingegen die Verdampfung und unterstützte eine vollständigere Oxidation, was die Emissionsreduktion begünstigte.

Prognosemodell mittels künstlicher neuronaler Netze

Zur Ergänzung der experimentellen Daten entwickelten die Autoren ein Feed‑Forward‑KNN‑Modell mit einer 6‑12‑6‑Architektur. Eingangsvariablen waren das Mischungsverhältnis, die Last, das Verdichtungsverhältnis und die Drehzahl; Ausgänge waren BTE, BSFC sowie die Emissionsgrößen. Das Modell erreichte ein Bestimmtheitsmaß von R² > 0,97 und bestätigte damit seine Eignung zur Vorhersage und Optimierung von Kraftstoffmischungen.

Implikationen für nachhaltige Kraftstoffe

Die Kombination aus experimenteller Untersuchung und rechnerischer Modellierung bietet laut den Autoren einen umfassenden Rahmen zur Bewertung von WPO‑basierten Kraftstoffen. Die Ergebnisse legen nahe, dass ternäre Mischungen das Potenzial besitzen, die Abhängigkeit von fossilem Diesel zu verringern und gleichzeitig Abfallstoffe in nutzbare Energie umzuwandeln.

Dieser Bericht basiert auf Informationen von PLOS ONE, lizenziert unter Creative Commons BY 4.0 (Open Access). Wissenschaftliche Inhalte, offen zugänglich.