نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

2 دانشیار گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

3 استادیارگروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

10.22092/amsr.2026.372709.1535

چکیده

در این پژوهش دانۀ روغنی غیرخوراکی گیاه کوشیا به عنوان مادۀ اولیه برای تولید بیودیزل معرفی و تأثیر بیودیزل حاصل بر انتشار آلاینده­های یک موتور دیزل بررسی شد. پس از خالص‌سازی دانه­های کوشیا، روغن استخراج شد. به منظور بررسی میزان انتشار آلاینده­ها، از یک موتور تک سیلندر خنک‌‌شونده با هوا استفاده شد. آزمایش‌های آلایندگی به منظور تأثیر سرعت دورانی موتور، بار و ترکیب سوخت بر گازهای مونوکسید کربن، دی‌اکسیدکربن، هیدروکربن­های نسوخته و ناکس توسط یک سامانه اندازه­گیری میزان گازهای خروجی اگزوز به ­اجرا درآمد. آزمایش‌ها در سه سطح سرعت دورانی (1800، 2100 و 2400 دور در دقیقه)، پنج سطح بار (صفر، 25، 50، 75 و 100 درصد) و پنج نسبت مختلف بیودیزل (B0، B5، B10، B15 و B20) برنامه­ریزی شدند. بار ۲۵ درصد به ‌عنوان شرایط عملیاتی پایدار و متعارف در ناحیۀ کم‌بار انتخاب شد تا امکان ارزیابی اثر مستقل دور موتور بر آلاینده‌ها فراهم شود. به منظور بررسی تأثیر متغیرهای مستقل بر متغیرهای وابسته، از تحلیل واریانس با طرح آزمایشی کاملاً تصادفی استفاده شد. یافته‌های این پژوهش نشان داد که کارکرد موتور در شرایط بار ثابت ۲۵ درصد و سرعت دورانی ۲۱۰۰ دور بر دقیقه، هنگام استفاده از مخلوط حاوی ۱۵ درصد بیودیزل، به ‌طور چشمگیری موجب بهبود شاخص‌های آلایندگی می‌شود. در همین شرایط، بیشترین کاهش مونوکسیدکربن به میزان 65/17 درصد نسبت به گازوئیل خالص به دست آمد. بیشترین کاهش هیدروکربن‌های نسوخته معادل 35/63 درصد و بیشترین افت اکسیدهای نیتروژن برابر با ۳۵ درصد برای همین نسبت اختلاط مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها

Abideen, Z., Qasim, M., Rizvi, R., Gul, B., Ansari, R., & Khan, M. (2015). Oilseed halophytes: a potential source of biodiesel using saline degraded lands. Biofuels, 6 (5-6), 241-248. https://doi.org/10.1080/17597269.2015.1090812.
Ajilian Momtaz, A., & Momhadi Heravi, H. (2012). Laboratory study of the effect of using the FGR method on maximum flame temperature and NOx emission in the combustion of diesel and biodiesel. Journal of Energy Management. 3, 38-45. (in Persian)
Daho, T., Vaitilingom, G., Ouiminga, S.K., Piriou, B.,  Zongo, A.S.,  Ouoba, S.,  Koulidiati, J. (2013). Influence of engine load and fuel droplet size on performance of a CI engine fueled with cottonseed oil and its blends with diesel fuel. Applied Energy, 111, 1046-1053. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.05.059.
Ghazikhani, M., Kalateh, M. R., Toroghi, Y. K., & Dehnavi, M. (2009). An experimental study on the effect of EGR and engine speed on CO and HC emissions of dual fuel HCCI engine. Proceedings of World Academy of Science, Engineering and Technology, April 28-30, Rome, Italy.
Jam, H., Ghazanfari Moghaddam, A., & Shamsi, M. (2021). Biodiesel preparation by transesterification Persian lilac oil seeds and investigating the effects of utilizing it in a diesel engine on exhaust pollutants. Sustainable Agricultural Science Research, 1(1), 57-70. (in Persian)
Kapikiran, O. F., Variyenli, H. I., Okten, M., & Kilic, S. S. (2025). Reducing carbon footprint in Ankara: The use of biodiesel produced from waste oils in public transportation. Journal of Sciemce. Part C, 13(1), 219-230. http://doi.org/10.29109/gujsc.1581273.
 Khalife, E., Tabatabaei, M. Demirbas, A., & Aghbashlo, M. (2017). Impacts of additives on performance and emission characteristics of diesel engines during steady state operation. Progress in Energy and Combustion Science, 59, 32-78. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2016.10.001.
Kruczyński, S.W. (2013). Performance and emission of CI engine fuelled with camelina sativa oil. Energy Conversion and Management, 65, 1-6. http://doi.org/10.1016/j.enconman.2012.06.022.
 Manigandan, S. Gunasekar, P. Praveenkumar , T. R. Sabir, S. M. J.,  Mathimani, T. Pugazhendhi, A., &  Brindhadevi, K. (2021). Performance, noise and emission characteristics of DI engine using canola and Moringa oleifera biodiesel blends using soluble multiwalled carbon nanotubes. Fuel, 289, 119829. http://doi.org/10.1016/j.fuel.2020.119829.
 Mueller, C. J., Boehman, A. L., & Martin. G. C. (2009). An experimental investigation of the origin of increased NOx emissions when fueling a heavy-duty compression-ignition engine with soy biodiesel. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 2, 789-816. http://doi.org/10.4271/2009-01-1792.
Nabati, J., Kafi, M., Nezami, A., Rezvani Moghaddam, P., Masoumi, A., & Zare Mehrjerdi, M., (2012). Investigation of Possible Production of Oil and Biomass in Biosaline Agriculture. Iranian Journal of Field Crops Research, 6, 615–622. http://doi.org/10.22067/gsc.v9i4.13240. (in Persian)
Protoska, V. (2023). Study of the amino acids composition of Kochia Scoparia (L.) Schard. Fitoterapia, 3, 123-126. http://doi.org/10.32782/2522-9680-2023-3-119.
Sahoo, P. K., Das, L. M., Babu, M. K. G., Arora, P., Singh,V. P., & Kumar, N. R. (2009). Comparative Evaluation of Performance and Emission Characteristics of Jatropha, Karanja and Polanga Based Biodiesel as Fuel in a Tractor Engine. Fuel, 88(9), 1698-1707. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2009.02.015.
Shakir, S. K., Obaid, Z. H., & Hussein, E. K. (2025). Experimental study on the effect of varying compression ratios on fuel consumption and emissions in a spark ignition engine. International Journal of Heat & Technology, 43(4), 1367-1376. https://doi.org/10.18280/ijht.430414.
Sharma, R., Wungrampha, S., Singh, V., Pareek, A., & Sharma, M. K. (2016). Halophytes as bioenergy crops. Frontiers in Plant Science, 7, 1372. https://doi.org/10.3389/fpls.2016.01372.
Shojaeefard, M. H., Tahani, M., Etghani, M. M., & Akbari, M. (2014). Investigation of performance and exhaust emissions in direct injection engine using coconut oil biodiesel. Journal of Selected Topics in Energy. 1(1), 1-7. (in Persian)
Sobhani, M. R. (2014). Evaluation of different salinity stress and plant densities effects on quantitative and qualitative forage and grain yields of Bassia scoparia in Arak region. Journal of Plant Production Research, 21, 91–110. (in Persian)
Solaymani, S. (2023). Biodiesel and its potential to mitigate Transport related CO2 emissions. Carbon Research, 2. https://doi.org/0.1007/s44246-023-00067-z.
Velmurugan, K., & Sathiyagnanam, A. P. (2017). Effect of biodiesel fuel properties and formation of NOx emissions: A review. International Journal of Ambient Energy, 38(6), 644-651. https://doi.org/10.1080/01430750.2016.1155486.
Wu, F., Wang, J., Chen,W., & Shuai, S. (2009). Study on emission performance of a diesel engine fueled with five typical methyl ester biodiesels. Atmospheric Environment, 43(7), 1481–1485. https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.12.007.
Yari, N., Mostafaei, M., Naderloo, L., & Safieddin Ardebili, S. M. (2017). Biodiesel production from waste fish oil using a combination of mechanical stirring and microwave. Fuel and Combustion, 10(3), 1-14. (in Persian)
Yusuf, M., & Athar, M. (2015). Biodiesel production using hexane as co-solvent. Biofuels 6, 88. http://doi.org/10.5958/0976-4763.2015.00013.6.
Zhang, Y., Zhong, Y., Lu, S., Zhang, Z., & Tan, D. (2022). A comprehensive review of the properties, performance, combustion, and emissions of the diesel engine fueled with different generations of biodiesel. Processes, 10(6), 1178. https://doi.org/10.3390/pr10061178.