[en] EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF ADDITIVE FORMULATIONS FOR ETHANOL USE IN COMPRESSION IGNITION ENGINES USING A RAPID COMPRESSION MACHINE

[pt] INVESTIGAÇÃO EXPERIMENTAL DE FORMULAÇÕES DE ADITIVO PARA O USO DE ETANOL EM MOTORES DE IGNIÇÃO POR COMPRESSÃO UTILIZANDO UMA MÁQUINA DE COMPRESSÃO RÁPIDA

[pt] DENISE AMATO BACIC

[pt] COMBUSTIVEL ALTERNATIVO

[pt] EFICIENCIA TERMICA

[pt] PARAMETRO DE COMBUSTAO

[pt] ADITIVO DE IGNICAO

[pt] DESCARBONIZACAO MARITMA

[pt] ETANOL HIDRATADO COMBUSTIVEL

[en] ALTERNATIVE FUEL

[en] THERMAL EFFICIENCY

[en] COMBUSTION PARAMETER

[en] IGNITION IMPROVER

[en] MARITME DESCARBOLIZATION

[en] HYDROUS ETHANOL FUEL

[pt] A descarbonização é fundamental para alcançar a neutralidade de carbono no transporte marítimo. O etanol tem se destacado devido a seu reduzido impacto ambiental. Entretanto, seu baixo número de cetano, elevado calor latente de vaporização, lubricidade limitada e maior corrosividade limitam sua capacidade de autoignição e a operação duradoura em condições convencionais de motores de ignição por compressão. Este trabalho explora formulações de combustíveis visando aprimorar a combustão de etanol aditivado. Foram preparadas nove misturas, compostas por etanol hidratado (90-100 por cento em volume), combinadas com 0-5 por cento de biodiesel e até 5 por cento de aditivos comerciais. Ensaios foram conduzidos em uma Máquina de Compressão Rápida para avaliar a autoignição das misturas, em condições de partida quente e fria, variando a razão de compressão de 25,01:1 até o limite de falha de ignição. Os resultados demonstram que as misturas contendo até 5 por cento de biodiesel ou aditivos melhoraram significativamente a autoignição, assegurando combustão completa e estável para razões de compressão superiores a 22,98. A análise do instante de injeção confirmou que o aumento da razão de compressão reduziu o atraso de ignição das misturas. Nessas condições, as formulações aditivadas mantiveram atrasos inferiores a 2,0 ms, e, em partida quente, a mistura 2,5 por cento de biodiesel e 5,0 por cento de aditivo apresentou atraso de 2,6 ms e desempenho comparável ao diesel marítimo, confirmando o potencial da aditivação e do controle do instante de injeção na calibração de motores IC a etanol.

[en] Decarbonization is essential to achieve carbon neutrality in maritime transport. Ethanol has emerged as its reduced environmental impact. However, its low cetane number, high latent heat of vaporization, poor lubricity, and higher corrosivity limit its auto-ignition capability and long-term operation under conventional compression ignition conditions. This study explores fuel formulations aimed at enhancing the combustion of ethanol with additives. Nine blends were prepared, consisting of hydrated ethanol (90-100 percent by volume) combined with 0-5 percent biodiesel and up to 5 percent commercial additives. Experiments were conducted in a Rapid Compression Machine under hot- and cold-start conditions, with compression ratios ranging from 20,01:1 down to the ignition failure limit. The results show that blends containing up to 5 percent biodiesel or additives significantly improved auto-ignition, ensuring complete and stable combustion at compression ratios above 22,98. Analysis of the injection timing confirmed that increasing compression reduced ignition delay. Under these conditions, additive-containing blends maintained ignition delays below 2,0 ms, and under hot-start operation, the blend with 2,5 percent biodiesel and 5,0 percent additive achieved a delay of 2,6 ms with performance comparable to marine diesel, confirming the potential of additive use formulation and injection timing control, for calibrating CI engines to operate efficiently on ethanol.

FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE

FERNANDO ZEGARRA SANCHEZ

EPIFANIO MAMANI TICONA

FERNANDO ZEGARRA SANCHEZ

FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE

ELI EBER BATISTA GOMES

RAFAEL DE SANTI UNGARATO

2026-03-10

2025-10-13

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PORTUGUÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.75613