Assessment of CO2 emission by tractor engine at varied control settings of fuel unit

• Autorzy: Wasilewski Jacek , Szyszlak-Bargłowicz Joanna , Zając Grzegorz , Szczepanik Małgorzata

Identyfikatory

DOI

10.1515/agriceng-2020-0040

Warianty tytułu

PL

Ocena poziomu emisji CO2 przez silnik ciągnikowy przy różnych nastawach regulacyjnych aparatury paliwowej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents results of experimental studies concerning CO2 emission of S-4003 diesel engine Ursus C-360 at a variable fuel injection advance angle and opening pressure of injectors. Measurements were made on the dynamometric stand on the test bench. The engine operated according to the load characteristic at two characteristic rotational speeds i.e., at the maximum torque velocity (1600 rpm) and at the rated speed (2200 rpm). In each measurement point of load characteristics, CO2 concentration was measured in exhaust gases with the use of exhaust gases analyser M-488 Multigas Plus. For a more detailed analysis of the CO2 content in exhaust gases, additional change of O2 level emission was presented, which in the biggest amount combines elementary carbon included in fuel during combustion. The studies showed the CO2 content reduction in exhaust gases at the reduced (by 3º of crankshaft rotations) fuel injection advance angle in comparison to the nominal angle by 4.5% at the rotational speed of 1600 rpm and by 5.7% at the speed of 2200 rpm (the average values for all measurement points of load - brake horsepower of engine). Similarly, CO2 concentration decrease in exhaust gases of the investigated engine was reported for the increased (by 1.5 MPa) opening pressure of injectors in comparison to the nominal pressure, on average by 9.8% for the speed of the maximum rotational moment and by 4.5% for the rated speed.

PL

W pracy zaprezentowano wyniki badań eksperymentalnych poziomu emisji CO2 silnika wysokoprężnego S-4003 ciągnika rolniczego Ursus C-360, przy zmiennym kącie wyprzedzenia wtrysku i ciśnieniu otwarcia wtryskiwaczy. Pomiary wykonano na stanowisku dynamometrycznym w hamowni silnikowej. Silnik pracował według charakterystyki obciążeniowej przy dwóch charakterystycznych prędkościach obrotowych, tj. przy prędkości maksymalnego momentu obrotowego (1600 rpm) oraz przy prędkości znamionowej (2200 rpm). W każdym punkcie pomiarowym charakterystyk obciążeniowych mierzono stężenie CO2 w spalinach, przy wykorzystaniu analizatora spalin typu M-488 Multigas Plus. W celu pełniejszej analizy zawartości CO2 w spalinach, przedstawiono dodatkowo zmianę poziomu emisji O2, który w największej ilości wiąże węgiel elementarny zawarty w paliwie podczas spalania. Badania wykazały spadek zawartości CO2 w spalinach przy zmniejszonym (o 3° OWK) kącie wyprzedzenia wtrysku w stosunku do kąta nominalnego, o 4,5% przy prędkości obrotowej 1600 rpm i o 5,7% przy prędkości 2200 rpm (wartości średnie dla wszystkich punktów pomiarowych obciążenia - mocy efektywnej silnika). Podobnie spadek koncentracji CO2 w spalinach badanego silnika zanotowano dla podwyższonego (o 1,5 MPa) ciśnienia otwarcia wtryskiwaczy w stosunku do ciśnienia nominalnego, średnio o 9,8% dla prędkości maksymalnego momentu obrotowego i o 4,5% dla prędkości znamionowej.

Słowa kluczowe

EN

CO2 emission level; tractor engine; fuel unit control settings; engine dynamometer; load characteristics

PL

poziom emisji CO2; silnik ciągnikowy; nastawy regulacyjne aparatury paliwowej; hamownia silnikowa; charakterystyki obciążeniowe

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Inżynierii Rolniczej
• Czasopismo: Agricultural Engineering
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 24, No. 4
• Strony: 105--115
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wasilewski Jacek

• Department of Power Engineering and Transportation, University of Life Sciences in Lublin, Poland

autor

Szyszlak-Bargłowicz Joanna

• Department of Power Engineering and Transportation, University of Life Sciences in Lublin, Poland

autor

Zając Grzegorz

• Department of Power Engineering and Transportation, University of Life Sciences in Lublin, Poland

autor

Szczepanik Małgorzata

• Department of Mathematics and Computer Sciences Applications, University of Life Sciences in Lublin, Poland

Bibliografia

• Ağbulut, Ü., Ayyıldız, M., Sarıdemir, S. (2020). Prediction of performance, combustion and emission characteristics for a CI engine at varying injection pressures. Energy, 197, 117257.
• Arshad, M., Zia, M. A., Shah, F. A., Ahmad, M. (2018). An Overview of Biofuel, in Perspectives on Water Usage for Biofuels Production: Aquatic Contamination and Climate Change, Arshad, M. (ed.). Springer International Publishing, Cham.
• Burski, Z., Wasilewski, J. (2016). Antropotechnika pojazdu w eksploatacji polowej i transporcie żywności. WUP w Lublinie, Lublin, Poland. ISBN 978-83-7259-242-2.
• Chłopek, Z. (2009). The balance of the pollutant emission from engines of city buses. Transport Samochodowy, 3, 55-70.
• Górski, D., Radziewicz, B. (2020). Counteracting excessive CO2 emissions in truck transport. Academy of Management, 4(2), 118-130.
• Jiaqiang, E., Pham, M., Deng, Y.W., Nguyen, T., Duy, V., Le, D., Zuo, W., Peng, Q., Zhang, Z. (2018). Effects of injection timing and injection pressure on performance and exhaust emissions of a common rail diesel engine fueled by various concentrations of fish-oil biodiesel blends. Energy, 149, 979-989.
• KOBIZE. (2020). Krajowy Raport Inwentaryzacyjny 2017-2020. Warszawa. Poland.
• Kousoulidou, M., Fontaras, G., Ntziachristos, L., Samaras, Z. (2010). Biodiesel blend effects on common-rail diesel combustion and emissions. Fuel, 89(11), 3442-3449.
• Kowalek, S. (2014). Wpływ ciśnienia wtrysku paliwa na toksyczność spalin silnika z zapłonem samoczynnym. Autobusy-: technika, eksploatacja, systemy transportowe, 15(6), 163-165.
• Kowalek, S. (2016). Wpływ kąta wyprzedzenia wtrysku na emisję toksycznych składników spalin silnika z zapłonem samoczynnym. Autobusy: technika, eksploatacja, systemy transportowe, 17(8), 106-107.
• Kumar, S., Dinesha, P., Rosen, M. A. (2019). Effect of injection pressure on the combustion, performance and emission characteristics of a biodiesel engine with cerium oxide nanoparticle additive. Energy, 185, 1163-1173.
• Kuranc, A. (2006). Zastosowanie diagnostycznego analizatora spalin typu NDIR do pomiaru emisji spalin silnika o zapłonie samoczynnym. Inżynieria Rolnicza 10, 385-393.
• Li, P., Zhu, J., Wu, W. (2019). Effect of Fuel Injection Advance Angle on Combustion and Emissions of Dual Fuel Compression Ignition Engine, in Application of Intelligent Systems in Multi-modal Information Analytics, Sugumaran V., Xu Z., P. S., Zhou H. (eds.) MMIA 2019. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol 929. Springer, Cham.
• Moneo, M., Iglesias, A. (2004). Climate changes and agriculture. Universidad Politécnica de Madrid, Madryt.
• Pawlak, J. (2017). The level and structure of greenhouse gas emission in agriculture. Problems of Agricultural Engineering, 25(4), 55-63.
• Silitonga, A. S., Hassan, M. H., Ong, H. C., Kusumo, F. (2017). Analysis of the performance, emission and combustion characteristics of a turbocharged diesel engine fuelled with Jatropha curcas biodiesel-diesel blends using kernel-based extreme learning machine. Environmental Science and Pollution Research, 24(32), 25383-25405.
• Wasilewski, J., Krzaczek, P. (2014). Emission of toxic compounds from combustion of biodiesel. A raport from studies. Przemysł Chemiczny, 93(3), 343-346.
• Zając, G., Węgrzyn, A. (2008). Analysis of work parameters changes of diesel engine powered with diesel fuel and FAEE blends. Eksploatacja i Niezawodnosc-Maintenance and Reliability, 38(2), 17-24.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).