Numerical investigation on effects bioethanol fuel E85 on combustion process of dual-fuel diesel engine powered in PFI system

• Autorzy: Tutak W.

Warianty tytułu

PL

Badania numeryczne wpływu paliwa E85 na proces spalania w silniku dwupaliwowym o zapłonie samoczynnym z wtryskiem paliwa do kolektora dolotowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Results of modelling of thermal cycle of dual fuel compression ignition (IC) engine are presented. The object of investigation is a three cylinders CI internal combustion engine powered by diesel oil and bioethanol fuel E85. The simulations of the combustion process have provided information on the spatial and time distributions of flame spread within the combustion chamber of the test engine. The numerical analysis results have been juxtaposed with the results of indicating the engine on the test stand. Modeling of the thermal cycle of IC engine in the AVL FIRE was carried out within the study. With the increase in the share of bioethanol E85, it can be seen that the greatest intensification of the combustion process takes place in the final stage of combustion. The increase in the share of E85 fuel, ignition delay increases. On the basis of these cross sections can be seen that a dual fuel engine, the flame front propagates at a higher speed. And the initial phase of the combustion starts in a different location of the combustion chamber than in the classic CI engine.

PL

W pracy przedstawiono wyniki modelowania CFD dwupaliwowego silnika o zapłonie samoczynnym zasilanego olejem napędowym i paliwem bioetanolowym E85. Symulacja komputerowa pozwala na zobrazowanie przestrzennych oraz czasowych rozkładów frontu płomienia rozprzestrzeniającego się w komorze spalania silnika. Wyniki modelowania zestawiono z wynikami badań eksperymentalnych. Modelowanie przeprowadzono w programie AVL Fire. Na podstawie badań modelowych stwierdzono, że wraz ze wzrostem udziału E85 następowała intensyfikacja procesu spalania, szczególnie w końcowej jego fazie. Wzrost udziału E85 powodowało wzrost opóźnienia zapłonu. Na podstawie przekrojów komory spalania stwierdzono, że w silniku dwupaliwowym spalanie inicjowane jest w innym miejscu komory spalania niż jest to w silniku klasycznym o zapłonie samoczynnym.

Słowa kluczowe

EN

numerical research; E85 fuel; dual fuel engine; self-ignition engine; fuel injection

PL

badania numeryczne; paliwo E85; silnik dwupaliwowy; silnik o zapłonie samoczynnym; wtrysk paliwa

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 10737--10744
• Opis fizyczny: Bibliogr. 30 poz., rys., tab., pełny tekst na CD 3

Twórcy

autor

Tutak W.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Maszyn Cieplnych, Al. Armii Krajowej 21, 42-201 Częstochowa

Bibliografia

• 1. Chauhan Bhupendra Singh, Kumar Naveen, Pal Shyam Sunder, Jun Yong Du., Experimental studies on fumigation of ethanol in a small capacity diesel engine. Energy 2011, 36.
• 2. Cupiał K., Dużyński A., Gruca M., Grzelka J., Jamrozik A., Kociszewski A., Pyrc M., Szwaja S., Tutak W., Grab-Rogaliński K., The turbocharged piston engine fueled with producer gas obtained from sewage sludge gasification. Combustion Engines Vol. 3/2011 (146), 2011.
• 3. Cupiał K., Tutak W., Jamrozik A., Kociszewski A., The accuracy of modelling of the thermal cycle of a self-ignition engine. Combustion Engines, No 1/2011 (144), 2011.
• 4. Directive 2009/28/Ec of the European Parliament and of the Council on the promotion of the use of energy from renewable sources, 2009.
• 5. Gnatowska R., Pietrzak P., Socio-Economic Development District in the Context of Rational Use of Energy and Environment. Cieplne Maszyny Przepływowe – Turbomachinery 2013, No. 143. Zeszyty Naukowe nr 1179 Politechnika Łódzka, 2013.
• 6. Gnatowska R., Szumera Sz., Analysis of the Use of the Purposes of Landfill Gas Energy from Waste Landfill, Cieplne Maszyny Przepływowe – Turbomachinery 2013, No. 143, Zeszyty Naukowe nr 1179 Politechnika Łódzka, 2013.
• 7. Hebbar G.S, Bhat A.K., Control of NOx from a DI diesel engine with hot EGR and ethanol fumigation: an experimental investigation. Intenational Journal Automotive Technology 2013, 14(3).
• 8. Ibrahim S.M.A, Abed K.A., Gad M.S., Experimental Investigation of Diesel Engine Performance Burning Preheated Jatropha Oil, World Applied Sciences Journal 31 (7): 1231-1236, 2014.
• 9. Ibrahim S.M.A, Abed K.A., Gad M.S., An Experimental Investigation of Diesel Engine Performance Using Jatropha Biodiesel. World Applied Sciences Journal 31 (6): 998-1003, 2014
• 10. Jamrozik A., Tutak W., Kociszewski A, Sosnowski M., Numerical simulation of two-stage combustion in SI engine with prechamber. Applied Mathematical Modelling 2013, 37(5).
• 11. Jamrozik A., Tutak W., Modelling of combustion process in the gas test engine. Perspective Technologies and Methods in MEMS Design, MEMSTECH 2010, Proceedings of the 6th International Conference, 2010.
• 12. Jamrozik A., Tutak W., A study of performance and emissions of SI engine with a two-stage combustion system. Chemical and Process Engineering 2011, 32 (4).
• 13. Kivevelea T., Lukács K., Bereczky Á., Mbarawa Makame M., Engine performance, exhaust emissions and combustion characteristics of a CI engine fuelled with croton megalocarpus methyl ester with antioxidant. Fuel 2011, 90(8).
• 14. Luft S., Dual-fuel compression ignition engine fuelled with LPG injection at liquid state. Journal of KONES 2006, Vol. 13, No. 1.
• 15. Luft, S., Dwupaliwowy silnik o zapłonie samoczynnym wybrane zagadnienia procesu spalania. Journal of KONES 2004, Vol. 11, No. 3-4.
• 16. Luft S., A dual-fuel compression ignition engine – distinctive features. Combustion Engines 2010, No. 2, (141).
• 17. Padala Srinivas, Woo Changhwan, Kook Sanghoon, Hawkes Evatt R., Ethanol utilisation in a diesel engine using dual-fuelling technology. Fuel 2013, 109.
• 18. Piętak, A., Wierzbicki, S., Imiołek, M., Mikulski, M., Dwupaliwowy silnik o zapłonie samoczynnym do zasilania biopaliwowych agregatów prądotwórczych. Journal of KONES 2009, Vol. 16, No. 3.
• 19. Stelasiak Z., Some possibilities of dual fuelling supply diesel engines, Journal of POLISH CIMAC, Vol. 8 No 2, 2013.
• 20. Stelmasiak, Z., The combustion controlling in the dual fuel CI engine by pilot dose division. Combustion engine 2011, No. 3, (146).
• 21. Szwaja S., Kovacs V.B., Bereczky A., Penninger A., Sewage sludge based producer gas enriched with methane as a fuel to an internal combustion spark ignited engine. Fuel Processing Technology 2013, 110.
• 22. Szwaja S, Jamrozik A, Tutak W., A two-stage combustion system for burning lean gasoline mixtures in a stationary spark ignited engine. Applied Energy 2013, 105.
• 23. Szwaja S., Tutak W., Grab Rogaliński K., Jamrozik A., Kociszewski A., Selected combustion parameters of biogas at elevated pressure-temperature conditions. Combustion Engines Vol. 1/2012 (148), 2012.
• 24. Tutak W, Jamrozik A., Generator gas as a fuel to power a diesel engine. Thermal Science 2014, Vol. 18, No. 1.
• 25. Tutak W., An analysis of EGR impact on combustion process in the SI test engine. Combustion Engines 2012, Vol. 148, No. 1.
• 26. Tutak W., Bioethanol E85 as a fuel for dual fuel diesel engine. Energy Conversion and Management 2014, 86.
• 27. Tutak W., Modelling and analysis of some parameters of thermal cycle of IC engine with EGR. Combustion Engines 2011, No. 4, (147).
• 28. Tutak W., Jamrozik A., Kociszewski A., Three dimensional modelling of combustion process in SI engine with exhaust gas recirculation. International Conference on Heat Engines and Environmental Protection 2011.
• 29. Tutak W., Jamrozik A., Kociszewski A., Improved emission characteristics of SI test engine by EGR. Proceedings of 7th International Conference on Perspective Technologies and Methods in MEMS Design, MEMSTECH 2011.
• 30. Zhang ZH, Cheung CS, Yao CD., Influence of fumigation methanol on the combustion and particulate emissions of a diesel engine. Fuel 2013, 111.