haku: @supervisor Larmi, Martti / yhteensä: 54
viite: 2 / 54
| Tekijä: | Pettinen, Rasmus |
| Työn nimi: | Dual-fuel combustion characterization on lean conditions and high loads |
| Kaksoispolttoaineen palamisominaisuudet laihoilla seoksilla ja korkeilla kuormilla | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2016 |
| Sivut: | (8) + 52 Kieli: eng |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Insinööritieteiden korkeakoulu |
| Oppiaine: | Liikenteen energiatekniikka (IA3031) |
| Valvoja: | Larmi, Martti |
| Ohjaaja: | Kaario, Ossi |
| Elektroninen julkaisu: | http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201612085861 |
| Sijainti: | P1 Ark Aalto 5850 | Arkisto |
| Avainsanat: | dual-fuel combustion character methane lean burning palaminen metaanikaasu |
| Tiivistelmä (fin): | Öljymarkkinoiden epävarmat ennusteet sekä jatkuvasti kohoavat päästöt aiheuttavat maailmanlaajuista huolta tulevaisuuden kannalta. Suurimmat kysymykset ongelmatilanteeseen liittyvät fossiilisten raakaöljyjen korvaamismahdollisuuksiin. Ratkaisu vaikuttaisi löytyvän uusiutuvista, matalia päästöarvoja tuottavista energianlähteistä. Yhdeksi kannattavaksi raakaöljyn korvaajaksi on ehdotettu metaanikaasua. Ennusteet metaanikaasun eduista yhdistettynä modernien polttomoottorien kanssa enteilevät mahdollisuuksia ongelmien ratkaisemiseksi. Dual-fuel-teknologia on esitetty hyväksi moottorityypiksi hyödyntämään uusiutuvia energianlähteitä. Imuilmaan esisekoitettu metaanikaasu yhdistettynä puristussytytteisen polttomoottorin kanssa, jossa polttoaine-seoksen syttymistä sekä palamista hallitaan pienellä dieselannoksella, vaikuttaisi tarjoavan ominaisuuksiltaan hyvän hyötysuhteen mataline päästötasoineen. Dual-fuel-teknologian haasteet liittyvät lähinnä laihojen seosten palamishallintaan. Laihoissa toimintapisteissä voidaan kuitenkin minimoida pumppaushäviöt. Laihat seokset aiheuttavat toisaalta samalla haasteita esisekoitetun metaanikaasun liekkirintaman etenemisnopeuden hallitsemisessa. Kyseisessä diplomityössä tutkittiin dual-fuel-palamista laihoilla toimintapisteillä kokeellisin menetelmin. Kokeet suoritettiin yksisylinterisellä "vapaaparametrimoottorilla", joka työn aikana muokattiin dual-fuel-käyttöön soveltuvaksi. Kokeet keskittyivät parametritutkimuksiin jotka liittyivät lambdaikkunan laajentamismahdollisuuksiin sekä lämmönvapautumisen käyttäytymisen analysointiin eri olosuhteissa. Kokeissa muutetut pääparametrit olivat: diesel pilottiruiskutuksen ajoitus sekä paine, ilmakerroin, diesel-polttoaineen korvausaste ja imuilman lämpötila. Imuilman lämmitys näyttäisi vaikuttavan selvästi myönteisemmin laihaseospalamisen laatuun diesel pilottiruiskutuksen parametreihin nähden. Palamisen hyötysuhteen monitoroitiin nousseen läpi käytetyn diesel-korvausasteskaalan (0 - 70%). Palamiskäyttäytyminen osoittautui kuitenkin vaihtelevaksi riippuen diesel-korvausasteesta sekä ilmakertoimesta. Huomattavia saavutuksia palamiskäyttäytymisessä saatiin eteenkin laihoilla seoksilla lähellä syttymisrajaa, jossa koettiin hallittua palotilassa tapahtuvaa nakutuspalamista (PREMIER). |
| Tiivistelmä (eng): | Unstable oil markets combined with the alarming statistics of continuously growing emission problems causes anxiety among many nations. The greatest dilemma lies in the answer about how to rationally overcome the dependency of fossil based energy sources. The truth seems to be found on utilizing renewable energy generating low emissions. Methane is suggested as one of the worthwhile solutions for substituting crude-oil based fuels. Methane as a fuel combined with modern engine technology seems to open possibilities solving the above mentioned problems. Dual-fuel technology is suggested as a solution for effectively utilizing alternative fuels in the near future. Charge air mixed methane combined with a compression ignition engine utilizing a small diesel pilot injection seems to form a worthwhile compromise between good engine efficiency and low emission outcome. Problems concerning dual-fuel technology profitableness seems to be related to fully control the combustion in relation to lean conditions. Lean operating conditions solves the problems concerning pumping losses, but brings challenges in controlling the slow heat release of the premixed methane. A study concerning lean operation dual-fuel combustion was executed. In the thesis, a single cylinder 'free parameter' diesel engine was adapted for dual-fuel (diesel-methane) usage. A parameter research related to lambda window widening possibilities was carried out. The main variables studied were diesel pilot injection timing and pressure, diesel substitution rate and the relation between combustion characteristics and charge air temperature. Diesel pilot injection parameter optimization seems to affect less on combustion quality compared to the benefits from increasing the charge mass reactivity through preheating the charge air. Improvements in combustion quality were noted in all lean condition tests in the diesel substitution rate scale 0 - 70%. However, significant variation in combustion characteristics were noted through the whole substitution rate range. Remarkable accomplishments in combustion behavior were experienced in the misfire boundary conditions in a form of premixed mixture ignition in the end gas region (PREMIER). |
| ED: | 2016-12-18 |
INSSI tietueen numero: 55164
+ lisää koriin
INSSI