Date of Award

4-2026

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Mechanical Engineering (MSME)

Department

Mechanical and Aerospace Engineering

First Advisor

Mohamed Younes Selim

Second Advisor

Mamdouh Taha Ghannam

Abstract

This study presents a mutual investigation on the properties of the fuels and the performance of an engine using biofuels from mixtures of jojoba oil biodiesel with alcohols. The work consists of mainly two phases, examining the properties of the jojoba biodiesel-alcohols mixtures and the performance and emission behavior in a single piston diesel engine. A base mixture of 50% jojoba biodiesel and 50% diesel produced, and this was fractionally mixed with 5, 10, and 20% methanol and with 5, 10, and 20% diethyl ether (DEE). The rheological properties namely viscosity and shear stresses of all biodiesel blend mixtures were determined by experimentation at 20°C. 40°C. and 60°C. It was brought out that viscosity and shear stress decreased uniformly with the rise in temperature, and in the density of the alcohol or the ether thus giving good fluid qualities for fuel atomization. Tests on a diesel engine were made on a single-cylinder diesel engine at various loads and speeds, with view to seeing the effects of such mixtures upon brake thermal efficiencies (B.T.E.), brake specific fuel consumptions (B.S.F.C), power, torque, exhaust gas emissions, vibration, and acoustic noise. The results showed that with the addition of methanol to jojoba biodiesel – diesel blend, it gave increased combustion efficiencies with lowered emissions of carbon monoxide (CO) and smoke, due to its oxygen content, and on the use of DEE, improved ignition quality, decreased ignition delay, decreased vibration and acoustic noise were found. However, on excessive amounts of methanol being used, the ignition delays tended to be increased, and with a slight increase in nitrogen oxides (NOx) emissions. This work should do much to show the effect of the thermo-physical properties on the combustion behavior and indicate the possibilities of biofuel mixtures coming into existence soon as good substitutes for diesel fuel.

Arabic Abstract


دراسة لزوجة وإجهاد القص لخلطات الوقود الحيوي المشتقة من زيت الجوجوبا الممزوج بالكحولات وتأثيرها على أداء محرك الديزل وانبعاثات العادم والاهتزاز والضوضاء

هذه الدراسة تتناول قسمين؛ إذ تتناول خصائص الوقود وسلوك المحرك أثناء تشغيله على خلطات وقود حيوي، في حالة من الزيت المستخرج من حبوب الجوجوبا مع كحولات. يتناول هذا البحث التقييم المزدوج للخصائص الفيزيائية للوقود وسلوك المحرك أثناء التشغيل على خلطات الوقود الحيوي المستنبطة من زيت الجوجوبا والمختلطة بالعلاقات. العمل البحثي المتكون من جزئين رئيسين هو توصيف خصائص السوائل وتقييم أداء المحرك بالإضافة إلى الانبعاثات المستقيمة من منتجات الاحتراق فيما يلي أهم هذه القضايا في البحث: بدأ الباحثون بتحضير خليط أساسي من 50 % وقود جوجوبا الحيوي و50 % ديزل، ثم خلط بنسب 5 % و10 % و20 % من الميثانول وبنسب 5 % و10 % و20 % من ثنائي إيثيل إيثر (DEE). قد تم قياس اللزوجة وإجهاد القص لجميع الخلطات تجريبياً عند حرارات 20 و40 و60 درجة مئوية شئن كيف كانت النتائج تشير إلى انخفاض التدريجي في اللزوجة وإجهاد القص مع ارتفاع محتوى الميثانول أو له تأثير ثنائي إيثيل إيثر، مشيرة إلى أنه إذا زادت درجة الحرارة بهذه الأداء. لذا على الأرجح كفرصة لتحسين خصائص التدفق وزيادة القرب قدرتها على تحسين عملية التذرية داخل محرك. تم تجربة المحرك باستخدام محرك ديزل أحادي الأسطوانة تحت أحمال وسرعات مختلفة. الهدف الأساسي من هذه الخلطات هو تقييم تأثيرها على الكفاءة الحرارية المكبحية، والاستهلاك النوعي للوقود، والقدرة، والعزم، وانبعاثات غازات العادم. أخيراً، فقد تمت دراسة الاهتزاز والضوضاء الصوتية. أظهرت النتائج أن استخدام الميثانول أدى إلى تعزيز كفاءة الاحتراق وتقليل انبعاثات أول أكسيد الكربون والدخان، وذلك بسبب احتوائه العالي على الأكسجين. في الوقت نفسه، ساهم ثنائي إيثيل إيثر في تحسين جودة الاشتعال، مما أدى إلى تقليل تأخير الاشتعال وخفض مستويات الاهتزاز والضوضاء الناتجة. ومع ذلك، فإن النسب العالية من الميثانول زادت من فترة التأخير في الاشتعال، مما يؤدي إلى زيادة انبعاثات أكسيد النيتروجين بنسبة طفيفة. يقدم هذا الاستطلاع اتجاهات مهمة حول تأثير الخصائص الحرارية للوقود على سلوك الحرق، مما يبرز فرصة استخدام خلطات وقود الجازوفا البيئي كبديل مستدام لوقود السيارات.

Download
COinS