Influence of Gasoline Components on Engine Efficiency and Emissions

L’influence des composants de l’essence sur l’efficacité et les émissions du moteur

¹ Petróleo Brasileiro S.A., Petrobras/Research and Development Center, Av. Horácio Macedo, 950, Cidade Universitária, Ilha do Fundão, CEP: 21941-915, Rio de Janeiro, RJ – Brazil
² Department of Mechanical Engineering, Universidade Federal de Minas Gerais, UFMG, Av. Antonio Carlos, 6627, Campos Universitário, Pampulha, CEP: 31270901, Belo Horizonte, MG – Brazil
³ Department of Mechanical Engineering, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, PUC-Rio, rua Marquês de São Vicente, 225, Gávea, CEP: 22453-900, Rio de Janeiro, RJ – Brazil
⁴ Consultant, rua Dias da Cruz, 673, Casa 10/101, Meier, CEP: 20720-011, Rio de Janeiro, RJ – Brazil
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^* Corresponding author

Abstract

For the next few decades, it is expected that fossil fuels and bio-fuels used in internal combustion engines will remain the primary source for vehicular propulsion. This justifies the intense worldwide research and development effort to comply with the challenges of increasing efficiency and reducing internal combustion engine emissions. The modeling of commercial fuels and engine combustion processes presents great challenges. There is also the need to better understand how different fuel components interact and influence engine combustion and performance parameters. In the present work, surrogate fuels were used to implement methodologies to evaluate the influence of fuel components on fuel properties and multiple engine combustion and performance parameters. Special attention is given to engine efficiency and emissions behavior and their correlations to fuel properties and others performance parameters of the engine. The potentials of each component and corresponding chemical group were identified for different engine designs. The results combine information and methodologies that can be used to develop fuels for different applications.

Résumé

Pour les décennies à venir, il est prévu que les combustibles fossiles et les biocarburants utilisés dans les moteurs à combustion interne restent la principale source de propulsion des véhicules, ce qui justifie la recherche intense dans le monde entier et les efforts de développement pour répondre aux enjeux d’une efficacité croissante et de la réduction des émissions. La modélisation des combustibles commerciaux et les processus de combustion des moteurs présentent de grands défis. Il est également impératif de mieux comprendre comment les différents composants de carburant interagissent et interviennent sur la combustion du moteur et ses paramètres de performance. Dans le travail présenté, les composés représentatifs ont été utilisés afin d’appliquer des méthodologies et d’évaluer l’influence des composants du carburant sur ses propriétés et sur la combustion du moteur, ainsi que sur les paramètres de performance. Une attention toute particulière est accordée à l’efficacité du moteur et au comportement des émissions, de même qu’à leurs corrélations par rapport aux propriétés du carburant et à d’autres paramètres de performance du moteur. Les potentiels de chaque composant et le groupe chimique y afférent ont été identifiés pour différentes définitions techniques moteurs. Les résultats combinent des informations et des méthodologies qui peuvent être utilisées pour développer des carburants destinés à différentes applications.