دانشگاه تهران مهندسی بیوسیستم ایران 2008-4803 57 1 2026 04 21 Improving Performance and Reducing Emissions of a Diesel Engine Using a Hybrid Tri-Fuel: Diesel, Bioethanol, and Iron Oxide (Fe₃O₄) Nanoparticles, An Experimental Study بهبود عملکرد و کاهش آلایندگی موتور دیزل با استفاده از یک سوخت سه‌گانه هیبریدی: دیزل، بیواتانول و نانوذرات اکسیدآهن(Fe₃O₄)، یک مطالعه تجربی 17 36 106677 10.22059/ijbse.2025.404789.665625 FA عباس تقی پور دانشکده مهندسی ساخت و فناوری‌های صنعتی، واحددزفول، دانشگاه آزاد اسلامی، دزفول، ایران. بهزاد عزیزی مهر گروه مهندسی مکانیک، دانشکده مکانیک و صنایع کاربردی، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران Journal Article 2025 10 22 This study investigates the simultaneous effect of bioethanol and iron oxide nanoparticles as fuel additives to diesel on the performance parameters and emission of a diesel engine. This ternary combination experimentally demonstrates the mechanism for improving combustion and simultaneously reducing key pollutants. The fuel blends consisted of diesel, bioethanol (0 to 12% by volume), and iron oxide nanoparticles (5-15 ppm). Experiments were conducted in the speed range of 1800 to 2600 rpm, and performance parameters (torque, power, specific fuel consumption) as well as emissions of carbon monoxide, carbon dioxide, unburned hydrocarbons, and nitrogen oxides were measured. The results indicate an improvement in engine performance parameters due to better combustion, resulting from increased oxygen availability. Specifically, the power increase for the B12D88 fuel blend containing 15 ppm of nanoparticles compared to pure diesel fuel is 17.48%. Although the increase in bioethanol, due to its lower calorific value, led to a torque reduction of up to 8.8%, the presence of nanoparticles as a catalyst decreased the SFC by 22.1%, contrary to theoretical predictions. This ternary combination resulted in a reduction of CO by up to 33.3% and CO2 by up to 12.5%, while it did not have a significant effect on unburned hydrocarbons and nitrogen oxides. Based on the results, adding nanoparticles to diesel-bioethanol blends is an effective strategy for improving engine performance and reducing carbon monoxide emissions. Although its effect on nitrogen oxides is less significant, an optimal balance between performance and emissions can be achieved by optimizing the bioethanol ratio. این پژوهش به بررسی همزمان تأثیر بیواتانول و نانوذرات اکسیدآهن به­عنوان مواد افزودنی به سوخت دیزل بر پارامترهای عملکردی و میزان آلاینده­های موتور دیزل می‌پردازد. این ترکیب سه‌گانه، مکانیزم بهبود احتراق و کاهش همزمان آلاینده‌های کلیدی را به‌طور تجربی نمایان می‌سازد. مخلوط‌های سوخت متشکل از دیزل، بیواتانول (۰ تا ٪۱۲ حجمی) و نانوذرات اکسیدآهن (PPm ۵-15) می­باشد. آزمایش‌ها در محدوده سرعت ۱۸۰۰ تا ۲۶۰۰ دور بر دقیقه انجام و پارامترهای عملکردی (گشتاور، توان، مصرف سوخت ویژه ترمزی) و آلاینده‌های منوکسید کربن، دی اکسید کربن، هیدروکربن­های نسوخته و اکسیدهای نیتروژن اندازه‌گیری شد. نتایج بهبود پارامترهای عملکردی موتور به دلیل احتراق بهتر، ناشی از تأمین اکسیژن بیشتر را به دنبال دارد. به­گونه­ای که افزایش توان ترکیب سوخت B12D88 حاوی PPm ۱۵ از نانوذرات اکسیدآهن نسبت به سوخت دیزل خالص، %48/17 می­باشد. اگرچه افزایش بیواتانول به دلیل ارزش حرارتی پایین‌تر، کاهش گشتاور تا %8/8 را در پی داشت، اما حضور نانوذرات به‌عنوان کاتالیست، مصرف سوخت ویژه را علی‌رغم پیش‌بینی‌های نظری تا %1/22 کاهش داد. از جنبه آلایندگی، این ترکیب سه‌گانه موجب کاهش منوکسید کربن تا %3/33 و کاهش دی­اکسید کربن تا %5/12 شد، درحالی­که تأثیر معناداری بر هیدروکربن­های نسوخته و اکسیدهای نیتروژن نداشتند. به­طور کلی نتایج به وضوح نشان می‌دهد که افزودن نانوذرات اکسیدآهن به مخلوط‌های دیزل-بیواتانول، یک راهبرد مؤثر برای بهبود عملکرد موتور و کاهش آلاینده منوکسید کربن است. اگرچه تاثیر آن بر اکسیدهای نیتروژن کم ‌اهمیت‌تر است، اما می‌توان با بهینه‌سازی نسبت بیواتانول، به یک ترکیب بهینه از نظر عملکرد و آلایندگی دست یافت. https://ijbse.ut.ac.ir/article_106677_bf9eca0d27ebe070724ab9fc02e26563.pdf