Effects of isopropanol-butanol-ethanol (IBE) on combustion characteristics of a RCCI engine fueled by biodiesel fuel
Yükleniyor...
Tarih
2021-10
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Journals & Books
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 United States
Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 United States
Özet
The reactivity controlled compression ignition (RCCI) strategy using fuels with different reactivity’s has attracted attention due to its high thermal efficiency as well as very low NOx and PM emissions in comparison to conventional combustion. As previous studies have shown that the type and amount of low reactivity fuel have a significant contribution to the in-cylinder reactivity, thus RCCI combustion, in this study, Iso-Propanol-Butanol-Ethanol (IBE), which has comparable characteristics to n-butanol and ethanol, is employed as low reactivity fuel (LRF) in a RCCI engine fueled by petroleum based EN590 fuel and commercial biodiesel. The IBE mixture was in volumetric ratios of 3:6:1 as in the fermentation process of butanol, that is to say; 30% Iso-Propanol, 60% Butanol and 10% Ethanol. In each experimental condition, keeping the total energy of the fuel supplied to the engine in conventional combustion mode for each cycle as constant, the premixed ratio (Rp) in case RCCI combustion was applied as 0%, 15%, 30%, 45% and 60% (the amount of LRF in energy basis) over this energy amount. The effect of premixed ratio of IBE on combustion characteristics were investigated in a single-cylinder RCCI engine under different loads with using both petroleum diesel and biodiesel as high-reactivity fuels (HRF), respectively. According to experimental results, a higher in-cylinder pressure was measured by using diesel in both conventional and RCCI mode compared to the use of biodiesel. Considering the peak in-cylinder pressure and rate of heat release, the premixed ratio (Rp) of up to 45% was found as optimum for all loads while it was up to 30%Rp for the NOx emissions. In addition, the biodiesel-fueled RCCI engine produced the lowest smoke opacity in all loads and it gradually decreased by up to 97% with the application of the RCCI strategy. Furthermore, the results showed that a simultaneous reduction in NOx and smoke opacity could be obtained under 60% load and up to 30% Rp with a marginal increase in unburned HC emissions.
Farklı reaktiviteye sahip yakıtların kullanıldığı reaktivite kontrollü sıkıştırmalı ateşleme (RCCI) stratejisi, geleneksel yanmaya kıyasla yüksek termal veriminin yanı sıra çok düşük NOx ve PM emisyonları nedeniyle dikkat çekmiştir. Daha önceki çalışmalarda düşük reaktiviteli yakıtın türü ve miktarının silindir içi reaktiviteye, dolayısıyla RCCI yanmasına önemli bir katkısı olduğunu gösterdiği gibi, bu çalışmada, n ile karşılaştırılabilir özelliklere sahip olan Iso-Propanol-Butanol-Etanol (IBE) kullanılmıştır. -bütanol ve etanol, petrol bazlı EN590 yakıtı ve ticari biyodizel ile çalışan bir RCCI motorunda düşük reaktiviteli yakıt (LRF) olarak kullanılır. IBE karışımı, bütanolün fermantasyon işleminde olduğu gibi 3:6:1 hacim oranlarındaydı, yani; %30 İzo-Propanol, %60 Bütanol ve %10 Etanol. Her bir deney koşulunda, konvansiyonel yanma modunda motora verilen yakıtın her çevrim için toplam enerjisi sabit tutularak, RCCI yanması uygulanması durumunda ön karışım oranı (Rp) %0, %15, %30, %45 olarak belirlenmiştir. ve bu enerji miktarının %60'ı (enerji bazında LRF miktarı). IBE'nin önceden karıştırılmış oranının yanma özelliklerine etkisi, yüksek reaktiviteli yakıtlar (HRF) olarak sırasıyla hem petrol dizeli hem de biyodizel kullanılarak farklı yükler altında tek silindirli bir RCCI motorunda araştırılmıştır. Deneysel sonuçlara göre, biyodizel kullanımına kıyasla hem geleneksel hem de RCCI modunda dizel kullanılarak daha yüksek bir silindir içi basınç ölçülmüştür. Pik silindir içi basınç ve ısı salınımı oranı göz önüne alındığında, NOx emisyonları için %30 Rp'ye kadar olan ön karışım oranı (Rp) tüm yükler için optimum olarak %45'e kadar bulunmuştur. Ayrıca biyodizel yakıtlı RCCI motoru tüm yüklerde en düşük duman opaklığını üretti ve RCCI stratejisinin uygulanmasıyla kademeli olarak %97'ye kadar azaldı. Ayrıca, sonuçlar, yanmamış HC emisyonlarında marjinal bir artışla, %60 yük altında ve %30 Rp'ye kadar NOx ve duman opaklığında eşzamanlı bir azalmanın elde edilebileceğini göstermiştir.
Farklı reaktiviteye sahip yakıtların kullanıldığı reaktivite kontrollü sıkıştırmalı ateşleme (RCCI) stratejisi, geleneksel yanmaya kıyasla yüksek termal veriminin yanı sıra çok düşük NOx ve PM emisyonları nedeniyle dikkat çekmiştir. Daha önceki çalışmalarda düşük reaktiviteli yakıtın türü ve miktarının silindir içi reaktiviteye, dolayısıyla RCCI yanmasına önemli bir katkısı olduğunu gösterdiği gibi, bu çalışmada, n ile karşılaştırılabilir özelliklere sahip olan Iso-Propanol-Butanol-Etanol (IBE) kullanılmıştır. -bütanol ve etanol, petrol bazlı EN590 yakıtı ve ticari biyodizel ile çalışan bir RCCI motorunda düşük reaktiviteli yakıt (LRF) olarak kullanılır. IBE karışımı, bütanolün fermantasyon işleminde olduğu gibi 3:6:1 hacim oranlarındaydı, yani; %30 İzo-Propanol, %60 Bütanol ve %10 Etanol. Her bir deney koşulunda, konvansiyonel yanma modunda motora verilen yakıtın her çevrim için toplam enerjisi sabit tutularak, RCCI yanması uygulanması durumunda ön karışım oranı (Rp) %0, %15, %30, %45 olarak belirlenmiştir. ve bu enerji miktarının %60'ı (enerji bazında LRF miktarı). IBE'nin önceden karıştırılmış oranının yanma özelliklerine etkisi, yüksek reaktiviteli yakıtlar (HRF) olarak sırasıyla hem petrol dizeli hem de biyodizel kullanılarak farklı yükler altında tek silindirli bir RCCI motorunda araştırılmıştır. Deneysel sonuçlara göre, biyodizel kullanımına kıyasla hem geleneksel hem de RCCI modunda dizel kullanılarak daha yüksek bir silindir içi basınç ölçülmüştür. Pik silindir içi basınç ve ısı salınımı oranı göz önüne alındığında, NOx emisyonları için %30 Rp'ye kadar olan ön karışım oranı (Rp) tüm yükler için optimum olarak %45'e kadar bulunmuştur. Ayrıca biyodizel yakıtlı RCCI motoru tüm yüklerde en düşük duman opaklığını üretti ve RCCI stratejisinin uygulanmasıyla kademeli olarak %97'ye kadar azaldı. Ayrıca, sonuçlar, yanmamış HC emisyonlarında marjinal bir artışla, %60 yük altında ve %30 Rp'ye kadar NOx ve duman opaklığında eşzamanlı bir azalmanın elde edilebileceğini göstermiştir.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
RCCI, Combustion, IBE, Biodiesel, Emissions, Yanma, Biyodizel, Emisyonlar
Kaynak
WoS Q Değeri
Q2
Scopus Q Değeri
Q1
Cilt
47
Sayı
Künye
Altun, Ş., Okcu, M., Varol, Y., Fırat, M. (2021). Effects of isopropanol-butanol-ethanol (IBE) on combustion characteristics of a RCCI engine fueled by biodiesel fuel. Sustainable Energy Technologies and Assessments, 47, pp.101443. DOI: https://doi.org/10.1016/j.seta.2021.101443
