Performance of a single cylinder direct injection 4-stroke diesel engine under effect of using diesel and naphtha blends

• Autorzy: Basas Marwah E. , Khalefa Rafeq A.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rm.2023.18

Warianty tytułu

PL

Wydajność jednocylindrowego 4-suwowego silnika wysokoprężnego z bezpośrednim wtryskiem paliwa zasilanego mieszaniną oleju napędowego i benzyny ciężkiej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The demand for diesel fuel in the transport industry is expected to rise due to greenhouse gas laws and global economic expansion, necessitating the search for alternative energy sources. If light distillate fuels can match diesel fuel's efficiency and cleanliness at a more affordable cost, they could potentially enter the market. The aim of the investigations was to assess a single cylinder, four stroke diesel engine's performance using various blends of diesel (D) and heavy naphtha (N): D100%, D97.5%N2.5%, D95%N5%, D92.5%N7.5%, and D90%N10%. Tests were conducted at 3000 rpm and variable loads, revealing that the maximum permissible naphtha content in diesel oil (D100%) is 10%. Higher naphtha proportions led to misfire and instability under heavy loads. 100% diesel demonstrated the lowest brake-specific fuel consumption and higher thermal efficiency, while mixture of 90% diesel and 10% naphtha showed the highest fuel consumption and lower thermal efficiency.

PL

Oczekuje się, że zapotrzebowanie na olej napędowy w branży transportowej będzie zwiększało się ze względu na przepisy dotyczące gazów cieplarnianych i globalną ekspansję gospodarczą, co wymusza poszukiwanie alternatywnych źródeł energii. Jeżeli lekkie destylaty będą w stanie dorównać wydajności i czystości olejowi napędowemu, przy bardziej przystępnej cenie, mogłyby potencjalnie zostać wprowadzone na rynek. Celem badań była ocena osiągów jednocylindrowego, czterosuwowego silnika wysokoprężnego stosując różne mieszanki oleju napędowego (D) i benzyny ciężkiej (N): D100%, D97.5% N2.5%, D95% N5%, D92.5% N7.5% i D90% N10%. Badani przeprowadzono przy 3000 obr/min i zmiennym obciążeniu. Wykazano, że maksymalna dopuszczalna zawartość benzyny ciężkiej w oleju napędowym wynosi 10%. Większa zawartość benzyny w oleju napędowym prowadziła do przerw w zapłonie i niestabilności pod dużym obciążeniem.100% olej napędowy wykazał najniższe zużycie paliwa przy hamowaniu i wyższą sprawność cieplną, podczas gdy mieszanina 90% oleju napędowego and 10% benzyny ciężkiej wykazała najwyższe zużycie paliwa i niższą sprawność cieplną.

Słowa kluczowe

EN

internal combustion engine; diesel engine; additives; engine performance; engine efficiency

PL

silnik wewnętrznego spalania; silnik wysokoprężny; dodatki; osiągi silnika; sprawność silnika

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Advances in Mechanical and Materials Engineering
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 40, nr 1
• Strony: 181--187
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Basas Marwah E.

• Department of Fuel and Energy, Technical College – Kirkuk, Northern Technical University, 36001 Kirkuk, Iraq

autor

Khalefa Rafeq A.

• Department of Fuel and Energy, Technical College – Kirkuk, Northern Technical University, 36001 Kirkuk, Iraq

Bibliografia

• 1. Akihama, K., Kosaka, H., Hotta, Y., Nishikawa, K., Inagaki, I., Fuyuto, T., Iwashita, Y., Farrell, J., & Weissman. W. (2009). An investigation of high load (compression ignition) operation of the ‘naphtha engine’–a combustion strategy for low well-to-wheel CO2 emissions. SAE International Journal of Fuels and Lubricants, 1(1), 920–932. https://doi.org/10.4271/2008-01-1599
• 2. Ashour, M. K., Eldrainy, Y. A., & Elwardany, A. E. (2020). Effect of cracked naphtha/biodiesel/diesel blends on performance, combustion and emissions characteristics of compression ignition engine. Energy, 192, Articloe 116590. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.116590
• 3. Chang, J., Kalghatgi, G., Amer, A., & Viollet, Y. (2012). Enabling high efficiency direct injection engine withnaphtha fuel through partially premixed charge compression ignition combustion. SAE Techical Paper, Article 2012-01-0677. https://doi.org/10.4271/2012-01-0677
• 4. Chang, J., Kalghatgi, G., Amer, A., Adomeit, P., Rohs, H., & Heuser, B. (2013). Vehicle demonstration of naphtha fuel achieving both high efficiency and drivability with EURO6 engine-out NOx emission. SAE International Journal of Engines, 6(1), 101–119. https://doi.org/10.4271/2013-01-0267
• 5. Gupta, H. N. (2012). Fundamentals of internal combustion engines. PHI Learning Pvt. Ltd.
• 6. Heywood, J. B. (2018). Internal combustion engine fundamentals. McGraw-Hill Education
• 7. Javed, T., Nasir, E. F., Ahmed, A., Badra, J., Djebbi, K., Beshir, M., Ji, W., Sarathy, S. M., & Farooq, A. (2016). Ignition delay measurements of light naphtha: A fully blended low octane fuel. Proceedings of the Combustion Instute, 36(1), 315–322. https://doi.org/10.1016/j.proci.2016.05.043
• 8. Lata, D. B., Misra, A., & Medhekar. S. (2012). Effect of hydrogen and LPG addition on the efficiency and emissions of a dual fuel diesel engine. International Journal of Hydrogen Energy, 37(7), 6084-6096. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.01.014
• 9. Mohamad, B., Karoly, J., Zelentsov, A., & Amroune, S. (2020). A hybrid method technique for design and optimization of Formula race car exhaust muffler. International Review of Applied Sciences and Engineering, 11(2), 174–180. https://doi.org/10.1556/1848.2020.20048
• 10. Mohamad, B., Szepesi, G. L., & Bollo, B. (2018). Effect of Ethanol-Gasoline Fuel Blends on the Exhaust Emissions and Characteristics of SI Engines. In K. Jármai, & B. Bolló (Eds.) Vehicle and automotive engineering 2 (pp. 29-41). Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-319-75677-6_3
• 11. Mohamad, B., Zelentsov, A. (2019). 1D and 3D modeling of modern automotive exhaust manifold. Journal of the Serbian Society for Computational Mechanics, 13(1), 80-91. https://doi.org/10.24874/jsscm.2019.13.01.05
• 12. Pan, S., Liu, X., Cai, K., Li, X., Han, W., & Li, B. (2020). Experimental study on combustion and emission characteristics of iso-butanol/diesel and gasoline/diesel RCCI in a heavy-duty engine under low loads. Fuel, 261, Article 116434. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2019.116434
• 13. Vallinayagam, R., An, Y., Vedharaj, S., Sim, J., Chang, J., & Johansson, B. (2018). Naphtha vs. dieseline–The effect of fuel properties on combustion homogeneity in transition from CI combustion towards HCCI. Fuel, 224, 451–460. http://dx.doi.org/10.1016/j.fuel.2018.03.123
• 14. Wang, B., Wang, Z., Shuai, S., Yang, H., & Wang. J. (2014). Combustion and emission characteristics of Multiple Premixed Compression Ignition (MPCI) fuelled with naphtha and gasoline in wide load range. Energy Conversion and Management, 88, 79–87. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2014.08.045
• 15. Yilmaz. E. (2020). A Comparative Study on the Usage of RON68 and Naphtha in an HCCI Engine. International Journal of Automotive Science and Technology, 4(2), 90–97. https://doi.org/10.30939/ijastech..721882
• 16. Zhang, Y., Kumar, P., Traver, M., & Cleary, E. D. (2016a). Conventional and low temperature combustion using naphtha fuels in a multi-cylinder heavy-duty diesel engine. SAE International Journal of Engines, 9(2), 1021–1035. https://doi.org/10.4271/2016-01-0764
• 17. Zhang, Y., Voice, A., Tzanetakis, T., Traver, M., & Cleary, D. (2016b). An evaluation of combustion and emissions performance with low cetane naphtha fuels in a multicylinder heavy-duty diesel engine. Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 131(10), Article GTP-16-1042. https://doi.org/10.1115/1.4032879

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).