Analysis of a chosen combustion parameters of dual fuel SI engine fuelled with alcohol and gasoline

• Autorzy: Stelmasiak Z. , Larisch J. , Semikow J.

Warianty tytułu

PL

Analiza wybranych parametrów spalania dwupaliwowego silnika o zapłonie iskrowymzasilanego alkoholem i benzyną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents comparison of a selected combustion parameters of dual fuel, spark ignited engine run on gasoline and methyl alcohol. To the testing was used a four cylinder Fiat 1100 MPI engine with multipoint injection of gasoline and alcohol to area of inlet valve. Preliminary tests of the engine pointed at significant differences of its performance when the engine was run on alcohol only and on gasoline only [1]. In connection with it an indicator tests were performed in order to determine, on their base, a differences present in runs of combustions of the both fuels. The paper presents comparison of maximal pressure, rate of pressure rise, average temperature of working medium, heat release rate, total angle of combustion and indicated efficiency. These parameters were analyzed both in function of crankshaft rotation angle as well as engine load. Obtained results show at different course of methanol combustion comparing to gasoline. Run of methanol combustion is more rapid, what leads to growth of engine efficiency and increase of maximal cylinder pressures. Growth of working medium temperatures during combustion, what can lead to growth of thermal load of the engine, can be included to disadvantageous phenomena. Performed tests point at necessity of engine tuning modification during feeding with methanol, what would enable to take full benefits of advantageous properties of that fuel. Simultaneously, optimization tests have enabled to restrict disadvantageous effects of combustion of methanol.

PL

W artykule przedstawiono porównanie wybranych parametrów spalania dwupaliwowego silnika o zapłonie iskrowym zasilanego alkoholem metylowym oraz benzyną. Do badań wykorzystano 4-cylindrowy silnik Fiat 1100 MPI z wielopunktowym wtryskiem alkoholu i benzyny w okolice zaworu dolotowego. Badania wstępne silnika wykazały istotne różnice jego parametrów zewnętrznych przy zasilaniu samym alkoholem i samą benzyną [1]. W związku z tym przeprowadzono badania indykatorowe, aby na ich podstawie określić różnice występujące w przebiegu spalania obydwu paliw. W artykule przedstawiono porównanie ciśnienia maksymalnego, szybkości narastania ciśnienia, średniej temperatury czynnika, szybkości wydzielania ciepła, całkowitego kąta spalania oraz sprawności indykowanej. Parametry te analizowano zarówno w funkcji kąta obrotu wału korbowego, jak i obciążenia silnika. Otrzymane wyniki wskazują na odmienny przebieg spalania metanolu w stosunku do benzyny. Przebieg spalania metanolu jest szybszy, co prowadzi do wzrostu sprawności silnika oraz podwyższenia maksymalnych ciśnień w cylindrze. Do niekorzystnych zjawisk należy zaliczyć wzrost temperatur czynnika podczas spalania, co może prowadzić do wzrostu obciążenia cieplnego silnika. Przeprowadzone badania wskazują na konieczność zmian regulacji silnika przy zasilaniu metanolem, które pozwoliłyby w pełni wykorzystać korzystne właściwości tego paliwa. Równocześnie badania optymalizacyjne pozwoliłyby ograniczyć niekorzystne skutki spalania metanolu.

Słowa kluczowe

EN

dual fuel engine; alcohol; exhaust gas toxicity; indicated efficiency; engine load

PL

silnik dwupaliwowy; alkohol; składniki toksyczne spalin; sprawność indykowana; obciążenie silnika

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 48, nr 2
• Strony: 26--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz.

Twórcy

autor

Stelmasiak Z.

autor

Larisch J.

autor

Semikow J.

• Faculty of Mechanical Engineering and Computer Sciences at Technical University of Bielsko-Biała

Bibliografia

• [1] Stelmasiak Z., Larisch J., Semikow J.: Badania wstępne dwupaliwowego silnika o zapłonie iskrowym zasilanego alkoholem metylowym i benzyną, Silniki Spalinowe nr 3/2008.
• [2] Merkisz J., Pielecha I.: Alternatywne napędy pojazdów, Wyd. Politechniki Poznańskiej, Poznań 2006.
• [3] Baczewski K., Kołdoński T.: Paliwa do silników o zapłonie iskrowym, WKiŁ, Warszawa 2005.
• [4] Kowalewicz A.: Metanol jako paliwo do silników spalinowych, Silniki Spalinowe nr 3-4, 1992.
• [5] Sitnik L.: Ekopaliwa silnikowe, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2004.
• [6] Jakubowski J.: Silniki samochodowe zasilane paliwami zastępczymi, WKiŁ, Warszawa 1987.
• [7] Lotko W.: Studium zastosowań paliw alternatywnych w silnikach o zapłonie samoczynnym, Wyd. Politechniki Radomskiej, Radom 1999.
• [8] Stelmasiak Z.: Studium procesu spalania gazu w dwupaliwowym silniku o zapłonie samoczynnym zasilanym gazem ziemnym i olejem napędowym, Wydawnictwo Akademii Techniczno-Humanistycznej w Bielsku-Białej, Rozprawy Naukowe nr 5/2003.
• [9] www.pan-l.lublin.pl/wydawnictwa/Motrol5/Szlachta.pdf.
• [10] www.ciop.pl/10060, 2003.
• [11] www.greencarcongress.com/2008/08/alcohol-boostin.html, 2008.
• [12] Maćkowski J.: Emisja aldehydów z silników o ZI zasilanych paliwami zawierającymi związki tlenowe, część 6, Paliwa, oleje i smary w eksploatacji, nr 93; 2001.
• [13] Huang Z., Lu H., Jiang D., Zeng K., Liu B., Zhang J., Wang X.: Performance and emissions of a compression ignition engine fueled with diesel/oxygenate blends for various fuel delivery advance angles, Energy & Fuels 19, 2005, pp. 403-410.
• [14] Huang Z., Lu H., Jiang D., Zeng K., Liu B., Zhang J., Wang X.: Combustion behaviors of a compression-ignition engine fuelled with diesel/methanol blends under various fuel delivery advance angles, Bioresource Technology 95, 2004, pp. 331-341.
• [15] Wu C-W., Chen R-H., Pu J-Y., Lin T-H.: The influence of airfuel ratio on engine performance and pollutant emission of an SI engines using ethanol-gasoline-blended fuels, Atmospheric Environment 38, 2004, pp. 7093-7100.
• [16] Al-Hasan M.: Effect of ethanol-unleaded gasoline blends on engine performance and exhaust emission, Energy Conversion and Management 44, 2003, pp. 1547-1561.
• [17] Li D., Zhen H., Xingcai L., Wu-gao Z., Jian-guang Y.: Physicochemical properties of ethanol-diesel blend fuel and its effect on performance and emissions of diesel engines, Renewable Energy 30, 2005, pp. 967-976.
• [18] Can Ö., Çelikten I., Usta N.: Effects of etanol addition on performance and emissions of a turbocharged indirect injection diesel engine running at different injection pressures, Energy Conversion and Management 45, 2004, pp. 2429-2440.
• [19] He B-Q., Shuai S-J., Wang J-X., He H.: The effect of ethanol blended diesel fuels on emissions from a diesel engine, Atmospheric Environment 37, 2003, pp. 4965-4971.
• [20] Hsieh W-D., Chen R-H., Wu T-L., Lin T-H.: Engine performance and pollutant emission of an SI engine using ethanol-gasoline blended fuels, Atmospheric Environment 36, 2002, pp. 403-410.
• [21] Bayraktar H.: Theoretical investigation of flame propagation process in an SI engine running on gasoline-ethanol blends, Renewable Energy 32, 2007, pp. 758-771.
• [22] Xing-cai L., Jian-guang Y., Wu-gao Z., Zhen H.: Effect of cetane number improver on heat release rate and emissions of high speed diesel engine fueled with ethanol-diesel blend fuel, Fuel 83, 2004, pp. 2013-2020.
• [23] He B-Q., Wang J-X., Hao J-M., Yan X-G., Xiao J-H.: A study on emission characteristics of an EFI engine with ethanol blended gasoline fuels, Atmospheric Environment 37, 2003, pp. 949-957.
• [24] Ajav A.E., Singh B., Bhattacharya T.K.: Experimental study of some performance parameters of a constant speed stationary diesel engine using ethanol-diesel blends as fuel, Biomass and Bioenergy 17, 1999, pp. 357-365.
• [25] Chen H., Shuai S-J., Wang J-X.: Study on combustion characteristics and PM emission of diesel engines using esterethanol-diesel blended fuels, Proceedings of the Combustion Institute 31, 2007, pp. 2981-2988.
• [26] Qi D-H., Liu Sh-Q., Liu J-C., Zhang Ch-H., Bian Y-Zh.: Properties, performance, and emissions of methanol-gasoline blends in a spark ignition engine, Automobile Engineering Vol. 219 Part D, 2004.
• [27] Kára J.: Biofuels with content of bioethanol for diesel engines, Institut of Agricultural Engineering, Praha 2005.