Evaluation of Butanol–Gasoline Blends in a Port Fuel-injection, Spark-Ignition Engine Évaluation de mélange butanol-essence dans un moteur à allumage commandé à injection indirecte

Abstract

This paper assesses different butanol–gasoline blends used in a port fuel-injection, spark-ignition engine to quantify the influence of butanol addition on the emission of unburned hydrocarbons, carbon monoxide, and nitrogen oxide. Furthermore, in-cylinder pressure was measured to quantify combustion stability and to compare the ignition delay and fully developed turbulent combustion phases as given by 0%–10% and 10%–90% Mass Fraction Burned (MFB). The main findings are: 1) a 40% butanol/60% gasoline blend by volume (B40) minimizes HC emissions; 2) no significant change in NOx emissions were observed, with the exception of the 80% butanol/20% gasoline blend; 3) the addition of butanol improves combustion stability as measured by the COV of IMEP; 4) butanol added to gasoline reduces ignition delay (0%–10% MFB); and 5) the specific fuel consumption of B40 blend is within 10% of that of pure gasoline for stoichiometric mixture. Cet article évalue le potentiel de l’utilisation de différents mélanges butanolessence dans un moteur à allumage commandé à injection indirecte afin de quantifier l’influence de l’ajout de butanol sur les émissions des hydrocarbures imbrûlés (HC), le monoxyde de carbone (CO) et les oxydes d’azote (NOx). De plus, l’influence sur la stabilité de combustion, le délai d’inflammation et sur la durée de la phase de combustion turbulente développée y sont également présentés. Les principaux résultats: 1) un mélange de 40% butanol et 60% essence (B40) par volume diminue les émissions de HC; 2) aucun effet significatif sur les émissions de NOx n’a été observé à l’exception du mélange 80% butanol/20% essence; 3) l’ajout de butanol améliore la stabilité de combustion ; 4) l’ajout de butanol réduit le délai d’inflammation, quantifié par la durée pour consommer 10% de masse de gaz frais; et 5) la consommation spécifique de carburant pour un mélange stoechiométrique de B40 est 10% supérieure à celle de l’essence.