جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "emissions" در نشریات گروه "مکانیک"
تکرار جستجوی کلیدواژه «emissions» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»-
روش RCCI در موتور دوگانه سوز دیزل-گاز در این پژوهش استفاده می شود. بررسی مطالعات گذشته نشان می دهد، ترکیبات مختلف گاز طبیعی و درصد آن بر عملکرد موتورهای دوگانه سوز اثر زیادی دارد. هدف این تحقیق بررسی رفتار احتراق موتور OM355 در حالت دوگانه سوز (دیزل/گاز) به کمک دینامیک سیالات محاسباتی است. برای این منظور موتور دوگانه سوز با ترکیبات مختلف گاز CNG و درصدهای مختلف آن برای سرعت 1400 دور در دقیقه با استفاده از نرم افزار کانورج شبیه سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که ترکیبات گاز طبیعی با مقدار متان بیشتر ضمن افزایش کیفیت احتراق، مقدار هیدروکربن های نسوخته و آلاینده دوده را کاهش می دهد. همچنین در احتراق این ترکیب دمای محفظه احتراق افزایش یافته و مقدار آلاینده NOX در گازهای خروجی افزایش می یابد. بررسی درصدهای مختلف گاز طبیعی در موتور دوگانه سوز نشان می دهد که با افزایش مقدار گاز طبیعی تا 70 درصد، مقدار بیشینه دمای داخل محفظه احتراق کاهش و در بیشتر از این مقدار افزایش می یابد. لذا آلاینده NOX برای نسبت های تا 70 درصد، نسبت به موتور دیزلی تا 75 درصد کاهش و با افزایش بیشتر مقدار گاز طبیعی به دلیل بالارفتن دمای محفظه احتراق مقدار آلاینده NOX افزایش می یابد.کلید واژگان: کانورج, موتور درونسوز, گاز طبیعی, آلاینده ها, دودهThe RCCI method is used in dual-fuel diesel-gas engines in this study. Previous studies have shown that different natural gas compounds and their percentages have a significant effect on the performance of dual-fuel engines. This research aims to investigate the combustion behavior of the OM-355 engine in dual-fuel (diesel/gas) mode using computational fluid dynamics. For this purpose, the dual-fuel engine is simulated using CONVERGE software. The simulation was performed at 1400 rpm, and different combinations of CNG gas and their various percentages and the output parameters of engine performance and pollution were studied. The simulation results show that natural gas compounds with a higher methane content increase the combustion quality and reduce unburned hydrocarbons and smoke pollutants. Additionally, in the combustion of this mixture, the temperature inside the combustion chamber increases, and the amount of NOX pollutants in the exhaust gases increases. The investigation of different percentages of natural gas in the dual-fuel engine shows that an increase in the amount of natural gas until 70% reduces the maximum temperature inside the combustion chamber, and beyond this amount, it increases. Therefore, for natural gas ratios up to 70%, the NOX pollutant is reduced by 75% compared to a diesel engine, and with further increases in the amount of natural gas, the NOX pollutant increases due to the rise in the temperature of the combustion chamber.Keywords: Converge, Internal Combustion Engine, Natural Gas, Emissions, Soot
-
This article describes an experimental study on fueling the port fuel injection homogeneous charge compression ignition (PFI-HCCI) combustion engine with plastic oil that is generated from waste plastics through the pyrolysis method. This study tested different exhaust gas recirculation (EGR) levels of 0%, 5%, 10%, and 15% using a modified PFI-HCCI computerised 4-stroke, single-cylinder, water-cooled, direct injection Kirloskar diesel engine connected to an eddy current dynamometer. Furthermore, an engine running at 1500 rpm and a constant pre heated air temperature (PHAT) of 140°C were assessed. In this experiment, fuel, 20% biodiesel waste plastic pyrolysis oil (WPPO), and continuous PHAT 140°C are used. The testing results show that the cylinder peak pressure and heat release rate for WPPO 20 with 15% EGR were attained at 39.70% and 15.09%, respectively. Additionally, port fuel injection with PHAT and WPPO 20% without EGR is reported to have a 45% higher brake thermal efficiency at full load than PFI-HCCI Diesel (D100). But when employed at full load with 15% EGR, WPPO 20 blend also reduced smoke opacity by 30.74% and Oxides of Nitrogen (NOx) emission by 52.17%. On the other hand, compared to the PFI-HCCI (D100), there are higher emissions of carbon monoxide (CO) (22.07%) and unburnt hydro carbon (UHC) (54.14%) with 15% EGR. Consequently, WPPO can be used to the PFI-HCCI engine.Keywords: Pre-heated air temperature, Waste plastic pyrolysis oil, exhaust gas recirculation, Port fuel injection, emissions
-
This study examines the impact of a fuzzy logic-based control strategy on managing peak power consumption in the auxiliary power unit (APU) of a hybrid electric bus. The APU comprises three components: an air compressor, a power steering system, and an air conditioning system (AC) connected to an electric motor. Initially, these components were simulated in MATLAB-SIMULINK software. While the first two were deemed dependent and independent of vehicle speed, respectively, the stochastic behavior of the steering was emulated using the Monte Carlo method. Subsequently, a fuzzy controller was designed and incorporated into the APU to prevent simultaneous operation of the three accessories as much as possible. The results of repeated simulations demonstrated that the designed fuzzy controller effectively distributed the operation of the accessories throughout the driving cycle, thereby reducing overlaps in auxiliary loads. Consequently, the APU's average and maximum power consumption exhibited significant reductions. Furthermore, through multiple simulations with an upgraded power system model integrating the new APU-controller package, it was established that the proposed strategy for managing auxiliary loads in the bus led to lower fuel consumption and emissions.
Keywords: Auxiliary power unit, hybrid electric bus, peak power management, emissions, fuel consumption, fuzzy controller -
ذخایر سوخت فسیلی رو به اتمام است و استفاده از آن برای تولید انرژی بر محیط زیست نیز تاثیر می گذارد. بنابراین، منابع انرژی پایدار و پاک باید تولید شوند تا نیازها را برآورده کنند. در این تحقیق، سوخت های ترکیبی از متیل استرهای روغن کلزا، روغن سویا و پالم با سوخت دیزل تولید شد. برای دستیابی به مزایای بیودیزل روغن پالم (ارزش حرارتی بالا) و بیودیزل روغن سویا و کلزا (ویسکوزیته سینماتیکی کم)، مخلوط بیودیزل های مختلف (BS10، BS20، BR10، BR20، BP10، BP20، BRSP10 و BRSP20) برای ارزیابی تاثیر آنها بر عملکرد موتور و انتشار گازهای گلخانه ای در سرعت های 1800 تا 2700 دور بر دقیقه با گام 300 دور بر دقیقه تحت شرایط بار کامل آزمایش شده است. خواص فیزیکی و شیمیایی همه مخلوط سوخت ها با رعایت استاندارد ASTM D6751 اندازه گیری شد. برای تست موتور از موتور دیزل تک سیلندر هوا خنک، 4 زمانه و تنفس طبیعی استفاده شد. نتایج تجربی نشان داد که در همه سوخت های ترکیبی مقادیر توان و مصرف سوخت ویژه با افزایش سرعت موتور افزایش در حالیکه گشتاور کاهش می یابد. همچنین مقادیر آلاینده نیز با افزایش سرعت موتور افزایش می یابد. بر اساس نتایج، سوخت ترکیبی BP20 می تواند به عنوان سوخت جایگزین در موتورهای دیزلی بدون هیچ گونه تغییر موتور استفاده شود.
کلید واژگان: روغن پالم, روغن سویا, روغن کلزا, عملکرد و آلایندگی موتورFossil fuel reserves are running out and its use for energy production also affects the environment. Therefore, sustainable and clean energy sources must be produced to meet the needs. In this research, mixed fuels of methyl esters of rapeseed oil, soybean oil and palm oil were produced with diesel fuel. To achieve the advantages of palm oil biodiesel (high calorific value) and soybean and rapeseed oil biodiesel (low kinematic viscosity), different biodiesel mixtures (BS10, BS20, BR10, BR20, BP10, BP20, BRSP10 and BRSP20) were used to evaluate their effect on engine performance and greenhouse gas emissions at speeds of 1800 to 2700 rpm with a step of 300 rpm under full load conditions. The physical and chemical properties of all fuel mixtures were measured according to the ASTM D6751 standard. An air-cooled, 4-stroke, naturally aspirated single-cylinder diesel engine was used for different mixture testing. The experimental results showed that in all the combined fuels, the values of power and specific fuel consumption increase with increasing engine speed, while the torque decreases. Also, the number of pollutants increases with the increment of engine speed. Based on the results, BP20 mixture fuel can be used as an alternative in diesel engines without any engine modification.
Keywords: Palm Oil, Soybean Oil, Rapeseed Oil, Engine Performance, Emissions -
یکی از استراتژی های نوین به منظور بهبود عملکرد و آلایندگی موتورهای دیزلی، استفاده از سوخت های جایگزین و نیز افزودنی های مناسب نظیز نانوذرات به سوخت دیزل می باشد. نانوسوخت ها نقش بسزایی در بهینه کردن فرآیند های احتراق و در نتیجه مصرف سوخت و آلاینده های خروجی دارند. در این مقاله تاثیر افزودن نانوذرات مختلف (نانوذرات اکسیدهای سریم، آلومنیوم و مس) در غلظت 100 پی پی ام، به سوخت دیزل، بر روی فرآیند احتراق و آلایندگی موتورهای دیزلی با استفاده از کد دینامیک سیالات محاسباتی فایر، بررسی شده است. برای ارزیابی نتایج حاصل از شبیه سازی، تغییرات فشار داخل سیلندر، مقدار بیشینه فشار تجربی و زاویه رخداد آن با مقدار حاصل از حل عددی مقایسه شده است. در کنار این پارامتر، مقادیر تجربی آلاینده های اکسیدهای نیتروژن، دوده، توان و همچنین مصرف سوخت ویژه ترمزی با مقادیر عددی ارزیابی گردید. نتایج نشان می دهد که نانوذرات، میزان حرارت منتقل شده به سوخت را افزایش داده و با تسریع احتراق، سبب کاهش زمان تاخیر در اشتعال می گردند. همچنین اختلاط بهتر مخلوط سوخت و هوا، در نانوذرات اکسید سریم نسبت به سایر نانوذرات، مکانسیم اشتعالی سوخت را بهبود بخشیده که منجر به احتراق کامل تر و افزایش 5/14 درصدی توان و نیز کاهش 6 درصدی مصرف سوخت و 34 درصدی آلاینده دوده در مقایسه با سوخت دیزل خالص گردید. تنها نکته منفی آن، افزایش 31 درصدی آلاینده اکسید نیتروژن می باشد که می توان آن را با مبدل های کاتالیزوری کاهش داد
کلید واژگان: نانوذرات, موتور دیزلی, آلایندگی, اسپری سوخت, دینامیک سیالحاسباتیOne of the novel strategies to improve the performance and emissions of diesel engines is the use of alternative fuels as well as suitable additives such as nanoparticles to diesel fuel. Nanofuels play an important role in the optimization of combustion processes, fuel consumption, and emissions. In this paper, the effect of adding different nanoparticles (cerium, aluminum, and copper oxide nanoparticles) at a concentration of 100 particles per million (ppm) to diesel fuel on the combustion process and emissions of diesel engines has been investigated by using FIRE computational fluid dynamics code. For validation, the in-cylinder pressure variations, the experimental peak pressure, and the angle of occurrence are compared with the numerical results. In addition, the experimental data of NOx, soot, power as well as brake specific fuel consumption were evaluated with numerical values. The results show that nanoparticles increase the amount of heat transfer to the fuel and decrease the ignition delay. Also, better mixing of fuel and air in cerium oxide nanoparticles compared to other nanoparticles improved the fuel ignition mechanism, which leads to more complete combustion and a 14.5% increase in power and also a 6% and 34% reduction in fuel consumption and soot compared to diesel fuel respectively. The only downside is the 31% increase in NOx, which can be reduced by catalytic converters.
Keywords: Nanoparticles, Diesel Engine, Emissions, Fuel Spray, CFD -
احتراق اشتعال تراکمی واکنش پذیر پایشی (RCCI) راهکار احتراقی جدید، برای کاهش آلاینده ها و همچنین میزان مصرف سوخت در موتورهای احتراق داخلی می باشد. در مطالعه حاضر، بررسی عددی احتراق و شاخص های آلایندگی در موتور RCCI با سوخت دوگانه گازطبیعی/دیزل و متان/دیزل مورد بررسی قرار گرفته است. برای شبیه سازی عددی، از نرم افزار Converge استفاده شده است. گاز طبیعی ترکیبی از متان، اتان، پروپان، کربن دی اکسید، نیتروژن و اکسیژن در نظر گرفته شد. در ادامه نتایج به دست آمده از جمله فشار، گرمای آزاد شده درون سیلندر، دمای متوسط احتراق، آلاینده ها و توان ناخالص موتور با سوخت دوگانه گاز طبیعی/دیزل و متان/دیزل با هم مقایسه شد. نتایج نشان داد که ماکزیمم فشار، دمای متوسط احتراق و گرمای آزاد شده درون سیلندر با سوخت متان/دیزل نسبت به گاز طبیعی/دیزل به ترتیب 5%، 3% و 2% بیشتر است. آلاینده NOx و دوده با سوخت دوگانه گازطبیعی/دیزل نسبت به سوخت دوگانه متان/دیزل به ترتیب 5/12 % و 12% کاهش و سایرآلاینده ها از جمله UCH و CO نسبتا افزایش یافتند. همچنین توان ناخالص موتور به ازای سوخت دوگانه متان/دیزل نسبت به سوخت دوگانه گاز طبیعی/دیزل به اندازه 4% بیشتر شد.
کلید واژگان: موتور RCCI, آلاینده ها, گرمای آزاد شده, گاز طبیعی, توان ناخالصReactivity Controlled Compression Ignition (RCCI) engines are new ideas for decreasing the emissions and fuel consumption in Compression Ignition engines. In this study, numerical study of the combustion and emission characteristics on a RCCI engine with dual fuel natural gas/diesel and methane/diesel are investigated. The numerical simulation is done by Converge software. The natural gas is composition of methane, ethane, propane, carbon dioxide, nitrogen and oxygen. The results were compared with the pressure and heat released in-cylinder, mean gas temperature, emissions and gross power with dual fuel natural gas/diesel and methane/diesel. The results showed that the maximum pressure, mean gas temperature and heat released in-cylinder with methane/diesel are about 5%, 2% and 3% higher than natural gas/diesel, respectively. NOx and Soot emissions with dual fuel natural gas/diesel are about 12.5% and 12% lower than methane/diesel, respectively. Other emissions including unburned hydrocarbon (UHC) and carbon monoxide (CO), was relatively high. Also, the gross engine power for dual fuel methane/diesel was about 4% higher than natural gas/diesel.
Keywords: RCCI engine, emissions, Heat Release Rate, natural gas, Gross Power -
هدف از این مطالعه بررسی اثر چگالی شار مغناطیسی (6000 گاوس) بر مصرف سوخت و آلاینده ها در موتور دیزل بود. آزمایشات در فواصل مختلف آهنربا در مسیر سوخت (20، 40 و 60 سانتی متر) و سرعت های مختلف موتور (1800، 2100، 2400 و 2700 د.د.د) انجام شد. کربن مونواکسید (CO)، هیدروکربن نسوخته (UHC)، دی اکسید کربن (CO2)، نیتروژن اکسید (NOX) و مصرف سوخت به عنوان صفات مورد بررسی انتخاب شدند. طبق نتایج به دست آمده بیشترین کاهش کربن مونواکسید در ترکیب سطوح 1800 د.د.د و 40 سانتی متر مشاهده شد که به میزان 67 درصد در مقایسه با نمونه شاهد کاهش پیدا کرد. کمترین مقدار هیدروکربن نسوخته در سرعت 1800 و فاصله 40 سانتی متری آهنربا با مقدار 33/131 مشاهده شد. همچنین بیشترین مقدار اکسید نیتروژن در ترکیبات سطوح 1800-20، 1800-40، 2100-40 به ترتیب با مقدار 62، 59، 57 و 56 ppm مشاهده شد. میزان مصرف سوخت در بیشترین سرعت موتور و در فواصل 20، 40 و 60 سانتی متری آهنربا از موتور، به ترتیب 023/3، 23/3 و 25/3 لیتر بر ساعت مشاهده شد که این میزان به ترتیب 12، 1/6 و 52/5 درصد در مقایسه با نمونه شاهد کاهش یافت. روش سطح پاسخ برای بهینه کردن شرایط آزمایش به کار گرفته شد. طبق نتایج به دست آمده شرایط بهینه در دور موتور 1800 د.د.د و فاصله آهنربا از مسیر سوخت 37 سانتی متر به دست آمد. در این شرایط بهینه، مقادیر کربن مونواکسید، هیدروکربن نسوخته، کربن دی اکسید، نیتروژن اکسید و مصرف سوخت به ترتیب 49/0 درصد حجمی، 128/45ppm ، 96/1 درصد حجمی، 61/3 ppm و 92/1 لیتر بر ساعت با مطلوبیت 7/0 به دست آمد.کلید واژگان: آزمایش مغناطیسی, موتور استعال تراکمی, مصرف سوخت, آلاینده ها, بهینه سازیThe aim of this study was to investigate the effect of magnetic flux density (6000 Gauss) on diesel engine fuel consumption and emissions. Experiments were performed at different distances with respect to the magnet in the fuel line (20, 40 and 60 cm) and at different engine speeds (1800, 2100, 2400 and 2700 rpm). We then selected carbon monoxide (CO), unburned hydrocarbons (UHC), carbon dioxide (CO2), nitrogen oxide (NOX) and fuel consumption as our study traits. According to the findings, the levels combination of 1800 rpm and 40 cm resulted in the greatest reduction of carbon monoxide, which was declined by 67 % compared to the control sample. The least amount of unburned hydrocarbon was observed at 1800 speed and 40 cm distance from the magnet with a value of 131.33. Moreover, the highest amount of nitrogen oxide was found in the 1800-20, 1800-40, 2100-40 levels compounds with 62, 59, 57 and 56 ppm, respectively. Fuel consumption was 3.023, 3.23, and 3.25 (Lit/h) at the maximum engine speed and distances of 20, 40, and 60 cm from the magnet, correspondingly; and dropped by 12, 6.1, and 5.52% compared to the control sample. We recruited response surface methodology to optimize process conditions. Based on the results, the optimal conditions were obtained at 1800 rpm and a distance of 37 cm of magnet on the fuel line. Under these optimal conditions, the amount of carbon monoxide, unburned hydrocarbons, carbon dioxide, nitrogen oxide and fuel consumption were 0.49%V, 128.45 ppm, 1.96%V, 61.3 ppm, and 1.92 (Lit/h) with desirability of 0.7, respectively.Keywords: Magnetic experiment, Compression Ignition Engine, Fuel Consumption, emissions, Optimization
-
مطالعات متعددی برای استفاده از سوخت های سبک در موتورهای اشتعال تراکمی به جهت کاهش انتشار آلاینده ها و افزایش بازده انجام شده است؛ موتور های اشتعال تراکمی کنترل واکنشی از جمله این مطالعات هستند. اما استفاده از بخار سوخت های سنگین برای ایجاد احتراق شبه همگن مورد توجه نبوده است. استفاده از بخار گازوییل نیاز به مخزن سوخت ثانویه در خودروها را بر طرف می کند، اما گازوییل حاوی هیدروکربن های سنگین است و از واکنش پذیری بالایی برخوردار است. لذا در این مطالعه با تبخیر گازوییل و تزریق آن به هوای ورودی به مطالعه یک احتراق شبه همگن با کمک بخار گازوییل پرداخته شده است. آزمایشات در سرعت rpm 2000 (سرعت حداکثر گشتاور) انجام شده است. بر اساس نتایج حاصله افزودن بخار گازوییل علی رغم حضور هیدروکربن های سنگین در آن و به عنوان یک سوخت با واکنش پذیری بالا، می تواند انتشار دوده و اکسیدهای نیتروژن را به ترتیب حداکثر 20 درصد و 50 درصد کاهش دهد. افزایش بار موتور اثر مثبت بخار گازوییل در کاهش دوده و اکسیدهای نیتروژن را کاهش می دهد، اما این اثر مثبت تا 80 درصد بار کامل ادامه دارد. افزودن بخار گازوییل تاثیری بر کاهش و یا افزایش تغییرات سیکلی و شدت صدای موتور ندارد، اما انتشار منواکسیدکربن و هیدروکربن های نسوخته را افزایش می دهد. برای تبخیر گازوییل به طور متوسط 15 درصد توان ترمزی موتور مصرف می شود. با گرمایش گازوییل تا دمای گازهای خروجی، می توان به طور متوسط 5 درصد از توان لازم برای تبخیر گازوییل را بازیابی کرد.
کلید واژگان: بخار گازوئیل, احتراق شبه همگن, موتور دیزل, آلاینده ها, مصرف سوخت ویژه, تحلیل فشار سیلندرNumerous studies on using light fuels in compression ignition engines to reduce emission and increase efficiency have been done. The Reactivity Controlled Compression Ignition engines are one of these studies. Nevertheless, using heavy fuels vapor for achieving partially premixed combustion is not investigated. Using diesel fume (to upgrade conventional combustion to premixed combustion) resolves the need for a secondary fuel tank in a car. However, diesel fuel has heavy hydrocarbons and is a high reactivity fuel. So in this study, diesel has evaporated in a tank, and its vapor has injected into the intake air for studying a semi homogeneous combustion. The tests have performed at 2000 rpm (the speed of maximum torque). According to the achieved results, although diesel has heavy hydrocarbons and is a high reactivity fuel, adding diesel fumigation can reduce soot and NOx emissions up to 20% and 50%, respectively. Increasing load reduces the positive impact of adding diesel fumigation on soot and NOx emission reduction. However, the positive impact of adding diesel fumigation continues up to 80% of the full load. Adding diesel fumigation has no impact on cyclic variation and ringing intensity, but increases CO and HC emission. The evaporation of diesel averagely consumes 15% of brake power. Also on average, 5% of diesel evaporation energy can be supplied by recovering heat energy from the exhaust gas (warming up diesel from ambient temperature to the exhaust gas temperature).
Keywords: Partially Premixed Combustion, Diesel Engine, Emissions, Specific Fuel Consumption, Cylinder Pressure Analysis, Diesel Fumigation, Diesel Vapor -
در این تحقیق اتانول و دی ایزوپروپیل اتر در سه نسبت حجمی مختلف با بنزین پایه ترکیب شد. موتور XU7JP/L3 برای آزمون بررسی اثر افزودنی های سوختی بر متغیرهای عملکردی و آلایندگی موتور انتخاب گردید. متغیرهای عملکردی موتور در زمان آزمون توسط دستگاه رایانهای به صورت هم زمان ثبت شد و آلاینده های خروجی موتور به صورت دستی توسط دستگاه آلاینده سنج ثبت گردید. نتایج نشان داد که با افزایش افزودنی های اکسیژن دار به بنزین، اکسیژن موجود در مخلوط سوخت و هوا افزایش یافته، مخلوط به شرایط استوکیومتری نزدیک تر شده و احتراق کامل تر صورت گرفته است. در نتیجه گشتاور و قدرت ترمزی موتور افزایش و مصرف سوخت ویژه ترمزی آن کاهش یافت. همچنین افزودنی های اکسیژن دار، کاهش آلاینده های مونوکسیدکربن و هیدروکربن نسوخته و افزایش آلاینده های دی اکسیدکربن و اکسید های نیتروژن را به همراه داشتند. نتایج افزایش افزودنی دی ایزوپروپیل اتر نسبت به افزودنی اتانول در ترکیب با بنزین پایه نیز نشان داد که مقدار آلاینده های مونوکسیدکربن، هیدروکربن نسوخته و اکسید نیتروژن را در سطح بالاتر و مقدار تولید دی اکسیدکربن را در سطح پایین تری قرار می دهد.
کلید واژگان: آزمون تجربی, افزودنی ها, اتانول, دی ایزوپروپیل اتر, آلاینده های خروجیIn this study, ethanol and diisopropyl ether were combined with base gasoline in three different volume ratios. The XU7JP/L3 engine was selected to test the effect of fuel additives on engine performance and emission parameters. Engine performance parameters were recorded simultaneously by a computer device at the time of the test, and engine output pollutants were manually recorded by a pollutant meter. The results showed that with the addition of oxygenated additives to gasoline, the oxygen in the fuel-air mixture was increased, the fuel was closer to the stoichiometric conditions and the combustion was more complete. As a result, the enginechr('39')s torque and brake power increased and its brake-specific fuel consumption decreased. Oxygenated additives also reduced carbon monoxide and unburned hydrocarbons and increased carbon dioxide and nitrogen oxides. The results of increasing diisopropyl ether additive compared to ethanol additive in combination with base gasoline also showed that the amount of carbon monoxide, unburned hydrocarbon, and nitrogen oxide pollutants is higher and the amount of carbon dioxide production is lower.
Keywords: Experimental test, Additives, Ethanol, Diisopropyl ether, Emissions -
Due to very low PM and NOx emissions and considerable engine efficiency, dual-fuel combustion mode such as RCCI strategy attracted lots of attention compared to other combustion modes. In this numerical research work, the impacts of direct injection timing and pressure of diesel fuel on performance and level of engine-out emissions in a diesel-butanol RCCI engine was investigated. To simulate the combustion process, a reduced chemical kinetic mechanism, which consists of 349 reactions 76 species was used. The influence of thirty-six various strategies based on two diesel spraying characteristics such as injection pressure (650, 800, 1000, and 1200 bar) and diesel spray timing (300 to 340 CA with 5 CA steps) have been examined. Results indicated that, under the specific operating conditions like 1000-bar spray pressure by direct injection at 45 CA BTDC and the spray angle of 145 degrees, the level of cylinder-out pollutants such as CO (up to 26%), NOx (about 86%), PM (by nearly 71%) and HC (about 17.25%) have been simultaneously reduced. Also, ISFC decreased by about 2.3%, IP increased by about 2.4%, and also ITE improved by nearly 2% compared to the baseline engine operating conditions.
Keywords: RCCI Engine, Diesel-Butanol, Injection Strategies, Emissions, Performance -
کمبود انرژی های تجدیدناپذیر، افزایش قیمت آنها، محدودیت و مخاطرات زیست محیطی باعث شده است بسیاری از محققان توجه خود را به انرژی های تجدیدپذیر سازگار با محیط زیست مثل زیست گاز معطوف کنند. اختلاف در مواد اولیه و فرایند تولید، باعث تولید زیست گاز با اجزای متفاوت و درصد مختلفی از اجزاء از جمله متان می شود. این اختلاف، مهار موثر احتراق را دشوار می کند. در مقاله حاضر، با بکارگیری الگوی سه بعدی سیالاتی-احتراقی به روش CFD، تاثیر زیست گاز اصلاح شده روی مشخصه های احتراقی، آلایندگی و عملکردی یک موتور RCCI بررسی شد. اعتبار سنجی روی یک موتور تک استوانه اشتعال تراکمی در حالت های دیزل معمول و دوگانه انجام شد. شبیه سازی احتراق موتور RCCI به ازای نسبت های 20%، 40%، 60% از زیست گاز اصلاح شده به عنوان سوخت با واکنش پذیری ضعیف صورت گرفت. نتایج نشان داد با افزایش نسبت جرمی زیست گاز اصلاح شده در یک نسبت هم ارزی ثابت 0.43 دمای متوسط احتراق به ترتیب به 1354، 1312، 1292 کلوین کاهش می یابد که این هم 3.5%، 6.6%، 7.95، کمتر از دیزل معمول بود. فشار بیشینه درون استوانه تا 22.63% افزایش یافت. در عوض توان خروجی موتور به ترتیب به اندازه 2.3%، 7.9% و 14.5% افت می کند. در این حالت انتشار آلاینده اکسیدهای نیتروژن (NOx) برخلاف مونوکسیدکربن (CO) به مقدار 50% کاهش داشت. آلاینده های دوده و هیدروکربن های نسوخته نیز از 40% R.BG> (زیست گاز اصلاح شده) روند کاهشی داشتند.
کلید واژگان: موتور RCCI, احتراق, زیست گاز, آلاینده, اصلاح شدهThe scarceness of non-renewable energies, rising fossil fuels prices, as well as strict environmental regulations have forced many researchers to focus on utilizing environmentally friendly renewable energies such as biogas in internal combustion engines. Variety in raw materials and process of biogas production results in different components and percentages of various elements, including methane. These differences make it hard to control the combustion, effectively, in internal combustion engines. In this research, by means of 3D-CFD model, the effect of reformed biogas (R.BG) was investigated on the combustion characteristics, emissions and performance of a RCCI engine. Validation of the model was done on a single-cylinder compression ignition engine in conventional diesel and dual-fuel operations. The combustion model of the RCCI engine was simulated by replacing diesel with 20%, 40% and 60% of R.BG as low reactivity fuel. The results showed that by increasing the R.BG energy share with a constant equivalence ratio of 0.43, the average combustion temperature decreases to 1300 K and the maximum in-cylinder pressure increases up to 22.63%. Instead, it results in 2.3%, 7.9%, and 14.5% engine output losses, respectively. Also, the emission of NOx, against CO, is reduced by 50%. Soot and UHC emissions were found to be slightly decreased while using R.BG more than 40%.
Keywords: RCCI engine, Combustion, Biogas, Emissions, Reformed biogas -
در پژوهش حاضر با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی، مدل سازی و پیش بینی آلاینده های NOx، دوده و مصرف سوخت در یک موتور دیزلی پاشش مستقیم با اعمال متغیرهای کنترلی دور موتور، دمای هوای ورودی به موتور و جرم سوخت پاشیده شده به محفظه احتراق انجام شده است. برای این منظور، با استفاده از آزمایشات تجربی انجام گرفته، مقدمات لازم برای مدل سازی و ارتباط بین پارامترهای ورودی و خروجی توسط شبکه عصبی فراهم گردید. شبکه عصبی مصنوعی با الگوریتم آموزشی لونبرگ-مارکوارت برای آموزش ارتباط موجود بین پارامترهای مذکور، طوری طراحی شده که در آن مدل سازی متغیرهای خروجی به صورت کاملا مستقل انجام می گیرد. یعنی برای هر خروجی مانند NOx، تعداد نرون های لایه پنهان و پارامترهای کنترلی شبکه کاملا متفاوت از همین پارامترها برای دوده یا مصرف سوخت خواهد بود. نتایج نشان می دهد شبکه عصبی طراحی شده، به ازای 36 نرون در لایه پنهان در دور 3733 به دقت 97/0 برای آزمایش داده ها در مدل سازی NOx می رسد. همچنین مدل سازی دوده با تعداد نرون های بیشتر و دقت 96/0 در دور 2081 انجام می شود. از طرفی میزان دقت آزمایش برای مدل شبکه ای مصرف سوخت به ازای 19 نرون در لایه پنهان در دور 3698 برابر 94/0 بوده که کاهش دقت مدل سازی آن، مربوط به پراکندگی ناموزون داده های تجربی در طیف وسیعی از دامنه مدل سازی می باشد. مدل پیشنهادی شبکه عصبی ، به دلیل همگرایی سریع و به تبع آن، زمان پاسخگویی کوتاه، می تواند به عنوان یک روش موثر در سیستم های کنترل هوشمند موتورهای دیزلی پاشش مستقیم برای کاهش آلاینده ها و مصرف سوخت، مورد استفاده قرار گیرد
کلید واژگان: شبکه عصبی مصنوعی, مدل سازی, آلایند گی, مصرف سوختIn the present study, using artificial neural network, modeling and prediction of NOx, soot and fuel consumption in a direct injection diesel engine is done by applying control variables of engine speed, inlet air temperature and fuel mass injected into the combustion chamber. For this purpose, the empirical experiments were carried out to prepare the necessary modeling and correlation between input and output parameters by neural network. The neural network with the Levenberg-Marquardt training algorithm is designed to train the existing relationship between the above parameters, in which the output variables are modeled completely independently. In other words, for any output such as NOx, the number of hidden layer neurons as well as the lattice control parameters would be quite different from the same parameters for soot or fuel consumption. The results show that the designed neural network reaches accuracy 0.97 for 36 neurons in the hidden layer at 3733th epoch to test the data in NOx modeling. Also, modeling of soot with more neurons and accuracy 0.96 is performed in the 2081th epoch. On the other hand, the test accuracy for modeling fuel consumption for 19 neurons in the hidden layer at 3698th epoch was 0.94 which is due to the uneven distribution of the experimental data over a wide range of modeling ranges. The neural network can also be used as an effective method in direct injection diesel engines intelligent control systems to reduce pollutants and fuel consumption due to its fast convergence and hence short response time.
Keywords: Artificial Neural Network, modeling, Emissions, Fuel consumption -
In this research, the separate and simultaneous effects of pilot-main injection dwell time, pilot fuel quantity, and hydrogen gas addition on combustion characteristics, emissions formation, and performance in a heavy-duty diesel engine were investigated. To conduct the numerical study, valid and reliable models such as KH-RT for the break-up, K-Zeta-F for turbulence, and also ECFM-3Z for combustion were used. The effects of thirty-one different strategies based on two variables such as pilot-main injection dwell time (20, 25, 30, 35, and 40 CA) and pilot fuel quantity (5, 10, and 15% of total fuel per cycle) on NDC and DHC were investigated. The obtained results showed that by decreasing pilot-main injection dwell time due to shorter combustion duration and higher MCP, MCT, and HRRPP, amounts of CO and soot emissions decreased at the expense of high NOx formation. Also, increasing pilot fuel quantity due to higher combustion temperature and less oxygen concentration for the main fuel injection event led to an increase of NOx and soot emissions simultaneously. The addition of H2 due to significant heating value has increased IP and improved ISFC at the expense of NOx emissions but considerably decreased CO and soot emissions simultaneously.
Keywords: Combustion simulation, Hydrogen combustion, Pilot fuel quantity, Performance, Emissions -
مزایا و معایب استفاده از بنزین و گاز طبیعی به صورت تک سوز، از چالش های محققان در توسعه موتورهای اشتعال جرقه ای است. استفاده از این سوخت ها به تنهایی مزایا و معایبی را از نظر اقتصادی، ترمودینامیکی، آلایندگی و توسعه ای دارند که ترجیح یکی بر دیگری را سخت می کند. با این نگاه که استفاده از ترکیب دو سوخت در موتور می تواند موجب بهبود در مزایا و کاهش در معایب شود. در کار حاضر ترکیب های مختلف 100، 90، 75 و 60% بنزین و مابقی گاز طبیعی، نامگذاری شده به صورت G100، G90، G75 و G60 در یک موتور تک- سیلندر پژوهشی SI در سرعت rpm1800، نسبت تراکم 9 و نسبت هم ارزی استوکیومتری بررسی شد. پس از اخذ داده های تجربی درون سیکلی (P-θ) در ترکیب ها و آوانس های مختلف جرقه و پردازش آنها داده های تجربی سیکل به سیکل پشت سر هم استخراج شد و به همراه داده های خروجی موتور مورد بررسی قرار گرفت. از بررسی اولیه آوانس بهینه هر ترکیب مشخص، و ترکیب ها در آوانس های مذکور مقایسه شدند. نتایج نشان دادند که با افزایش کسر جرمی گاز طبیعی در حالت ترکیبی سوز مقادیر انحراف معیار، σ، ضریب تغییرات، COV مربوط به imep کاهش قابل توجهی داشت؛ به طوری که کاهش σ و COV در G60 نسبت به G100 به ترتیب 51/6 و 49/2% بود. با کاهش حضور بنزین در ترکیب مقادیر آلاینده های CO2، NOx و HC، به جز G90 که در آن HC و NOx بیشترین بود، کاهش یافت و مقادیر CO در G90 به کمترین مقدار تقلیل یافت. همچنین در شرایط پژوهش از ترکیب G90 عملکرد رضایت بخشی مشاهده نشد.کلید واژگان: موتور اشتعال جرقه ای, ترکیبی سوز, بنزین, گاز طبیعی, آلاینده ها, تغییرات سیکلیThe advantages and disadvantages of using gasoline and NG as single-fuel is a challenge for researchers in development of SI engines. Singular utilization of these fuels results in some advantages and disadvantages from economics, thermodynamics, pollution and development aspects and make it difficult to prefer one to the other. Assuming that using combination of the fuels can modify the output results, in the present research, different combinations of 100, 90, 75 and 60% gasoline and the rest of natural gas, designated as G100, G90, G75 and G60, were investigated in a SI single-cylinder engine at running at 1800rpm, 9 compression ratio and stoichiometric equivalence ratio. After collecting and processing in-cylinder experimental data in the combinations and different spark advances and their experimental data processing, consecutive cycle-to-cycle data were extracted and analyzed with engine output data. First, optimum spark advance of each combination was determined and then, the combinations were compared at their spark advances. The results revealed that increasing natural gas fraction in combination causes substantial reductions in standard deviation, σ, and coefficient of variation, COV of IMEP, so that σ and COV of G60 reduced by 51.6% and 49.2%, respectively, in comparison with G100. Reducing the gasoline presence in combination, the amount of CO2, NOx and HC reduced except G90 which have the higher HC and NOx, whereas, CO amount in G90 decreased to the lowest level. Also, no satisfactory performance was observed in the G90 combination.Keywords: SI Engine, Dual Fuel, Gasoline, Natural Gas, Emissions, Cyclic Variation
-
Impact of changing connecting rod and crankshaft on the performance and emissions of a diesel engine
Changing various parts of different types of engines in the maintenance phase was always a remarkable question. Purpose of the present study is identifying the performance and emissions of a diesel-fueled engine (OM457) before and after replacing connecting rod and crankshaft with another engine (OM444) in the same engine family. At the first step, a solid model was made then some CFD analyses were done and, results were compared with previous studies for validation after that in the CFD modeling the impact of these parts replacement were observed, and the performance and emissions of this engine were compared with data before replacements. As the result of these replacements, compression ratio and performance were decreased. HC and CO were increased due to lower air-fuel ratio, and NOX was decreased because of the lower temperature of in cylinder. Lowering the CR of a diesel engine will reduce the NOx emission numerously but the increase in other emissions will be slight. So for the environment issues lowering the CR will be a practical and low cost method.
Keywords: Diesel fuel engine, OM457, Compression ratio, Connecting rod, Crankshaft, Performance, Emissions -
Energy sources must be used efficiently to provide the sufficient amount of energy for the still-growing population in the world, already threatened by the effects of global warming. The significant increase in the use of natural resources causes serious problems due to its unsustainable situation. Therefore, exhaust gases/emissions must be reduced to prevent more damage on the environment. This study aims to provide solutions for a sustainable ecosystem by lowering emissions such as CO, unburnt HC, NOx, and enhancing the combustion efficiency in a certain type/scale industrial burner. In that way, some geometric modifications (on furnace design and the connected burner) have been applied on the conventional type burners to benefit the effects of preheating of combustion air. Modified geometries have been analyzed numerically and compared with the conventional design’s results. Moreover, the comparison between a linear and non-linear turbulence model has been given in terms of simulation results. Major findings indicate that Burner-1 has significantly lower emissions compared to the others. Preheating effect coupled with the flue gas recirculation (FGR) seems to work well in terms of performance and emissions. Also, a significant difference between linear and nonlinear turbulence model appeared on the emission characteristics for the same simulations.
Keywords: Computational fluid dynamics, Combustion, Preheating, Emissions, Flue gas recirculation -
Experiments have been carried out on a single cylinder, four stroke, and variable compression ratio diesel engine to investigate the effect of compression ratio on its performance, combustion and emission parameters, when it is fuelled with Spirulina of 20%, 40%, 60% and 80% blend with standard diesel. The parameters that were measured comprised of performance parameters such as Brake Power (BP), Brake Thermal Efficiency (BTHE), Brake Specific Fuel Consumption (BSFC), Mechanical Efficiency, along with Combustion parameters such as Cylinder Pressure and Net Heat Release Rate (HRR). The exhaust gas emission included Carbon Monoxide (CO), Carbon dioxide (CO2), Nitrogen oxides (NOX) and Hydrocarbon (HC). The results obtained for Spirulina at compression ratios (CR) of 15, 16 and 17.5, at different loads have been compared and analyzed to that of standard diesel. After analyzing the data, it is evident that while fuelling the engine with spirulina biodiesel, there is a clear decrease in the emission of Carbon monoxide, Nitrogen oxides and Hydrocarbons. And the performance characteristics of the engine remain unaltered. The optimum engine performance was found at higher compression ratio.Keywords: Spirulina algae, Compression ratio, Performance, Combustion, Emissions, Diesel engine
-
To improve the engine performance and reduce emissions, factors such as changing ignition and injection timing along with converting of port injection system to direct injection in SI(spark-ignited) engines and hydrogen enrichment to CNG fuel at WOT conditions have a great importance. In this work, which was investigated experimentally (for CNG engine) and theoretically (for combustion Eddy Break-Up model and turbulence model is used) in a single- cylinder four-stroke SI engine at various engine speeds (2000-6000 rpm in 1000 rpm intervals), injection timing (130-210 crank angle(CA) in 50 CA intervals), ignition timing (19-28 CA in 2 degree intervals), 20 bar injection pressure and five hydrogen volume fraction 0% to 50% in the blend of HCNG. The results showed that fuel conversion efficiency, torque and power output were increased, while duration of heat release rate was shortened and found to be advanced. NOx emission was increased with the increase of hydrogen addition in the blend and the lowest NOx was obtained at the lowest speed and retarded ignition timing, hence 19° before top dead center.
Keywords: HCNG Fuel, Ignition, Injection Timing, Performance, Emissions -
بیودیزل و همچنین برخی نانوکاتالیست ها به عنوان افزودنی به سوخت دیزل می تواند باعث بهبود عملکرد و کاهش آلاینده-های موتور شود. در تحقیق حاضر، بیودیزل با نسبت 5 و 10 درصد ( B5 و B10) در مخلوط با سوخت دیزل استفاده شد. سپس نانولوله های کربن با غلظت 30، 60 و ppm90 به مخلوط سوخت برای ارزیابی عملکرد، آلایندگی و ارتعاش موتور دیزل استفاده گردید. از شبکه عصبی چندلایه با قاعده یادگیری پس انتشار خطا رو به جلو برای مدل سازی استفاده گردید. نوع سوخت، دور موتور، چگالی، ویسکوزیته و ارزش حرارتی سوخت، فشار مانیفولد ورودی، مصرف سوخت، دمای گازهای خروجی، اکسیژن موجود در گازهای خروجی، دمای روغن، رطوبت و فشار نسبی هوای محیط به عنوان پارامترهای لایه ورودی یا مستقل در نظر گرفته شدند.
عملکرد، آلایندگی و ارتعاش موتور به عنوان پارامترهای لایه خروجی درنظر گرفته شدند. نتایج نشان داد که مصرف سوخت ویژه موتور و آلایندگی های CO و UHC کاهش یافته، در حالی که آلاینده NOx افزایشی بوده است. همچنین، مدل شبکه عصبی با الگوی آموزش پس انتشار خطا با 20-20 نرون در لایه های مخفی سیگموئیدی-سیگموئیدی توانایی پیش بینی پارامترهای مختلف را با عملکرد و دقت خوبی دارد. مقادیر عددی ضریب رگرسیونی (R) آموزش، ارزیابی و آزمون مدل بهینه شبکه به ترتیب 9999/0، 9985/0 و 9994/0 به دست آمد.کلید واژگان: بیودیزل, نانولوله های کربن, آلایندگی, ارتعاش, شبکه عصبیBiodiesel and some nano-catalysts are an important additive to diesel fuel and can improve the engine performance and reduce emissions. In this study, biodiesel was added to pure diesel with ratios of 5 and 10 percent. Then, the carbon nanotubes were mixed as additive with these blends with concentrations of 30, 60, and 90 ppm to evaluate the performance, emissions, and vibration levels in a diesel engine. An ANN model, based on standard back-propagation learning algorithm for the engine, was developed. Multi-layer perception network (MLP) was used. The input or independent parameters were fuel blend, engine speed, fuel density, fuel viscosity, LHV, intake manifold pressure, fuel consumption, exhaust gas temperature, oxygen contained in exhaust gases, oil temperature, relative humidity and ambient air pressure. The target parameters were performance, emissions and RMS and Kurtosis of engine vibrations. The results showed that the specific fuel consumption and CO and UHC emissions decreased, while NOx emission increased. Also, the ANN model showed the training algorithm of back-propagation with 20-20 neurons in hidden layers (logsig-logsig) is able to predict different parameters with good performance and accuracy. The corresponding R-values for training, validation and testing were 0.9999, 0.9985 and 0.9994, respectively.Keywords: Biodiesel with Carbon nanotubes, Emissions, vibration, Neural Network -
Influence of Biodiesel from Egyptian Used Cooking Oils on Performance and Emissions of Diesel EngineIranian Journal of Mechanical Engineering Transactions of ISME, Volume:18 Issue: 1, Mar 2017, PP 65 -80Due to diminishing petroleum reserves and the environmental negative effects of exhaust gases from diesel engines, alternative fuels for diesel engines are becoming increasingly important Egyptian waste cooking oils have special specifications because it expose to high temperatures during use for long hours. In the present experimental study, the performance and emissions of a four strokes, single cylinder, air cooled diesel engine fuelled with two different biodiesel from Egyptian used cooking oil (palm and sunflower) are evaluated at different speeds. The measured performance parameters include torque, fuel consumption and exhaust gas temperature. Brake power, brake specific fuel consumption and brake thermal efficiency was calculated using the measured test data The emission parameters include carbon monoxide, particulate matter and the oxides of nitrogen. The tests have been carried out with different blends of B5 to B100 of biodiesel with diesel fuel. The results showed that the engine performance with the palm biodiesel blend B5 is closed to diesel fuel also, for B5 CO emission decreased from 53 to 70% while NOx emission decreased from 13 to 80% compared to diesel fuel.Keywords: Diesel engine, biodiesel, Egyptian used cooking oils, engine performance, emissions
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.