Research of the combustion process in a tractor diesel engine when operating on alcohol and vegetable oil

封面

如何引用文章

详细

BACKGROUND: Tractor diesels are widely used in agriculture, industry and transport due to their high efficiency, reliability, manufacturability and economy. Nevertheless, the ever-increasing tractor fleet is one of the main causes of environmental pollution and the increase in the consumption of petroleum motor fuel. The paper substantiates the use of an alternative fuel, suitable in its physical and chemical characteristics and properties for efficient and environmentally friendly combustion in a tractor diesel, such as ethanol and rapeseed oil.

AIMS: Research of the combustion process in a tractor diesel engine operating on ethanol and rapeseed oil, establishment the dependencies of the influence of tractor diesel operating modes on the combustion process indicators and determination of their numerical characteristics.

METHODS: An experimental sample of a tractor diesel engine was converted for operation on ethanol and rapeseed oil. Ethanol was used as the main fuel and was ignited with a jet of rapeseed oil entering the diesel combustion chamber. Ethanol has a lower calorific value compared to diesel fuel, therefore, there was a need to determine the optimal cyclic supply of the ignition portion of rapeseed oil and to study the indicators of the combustion process.

RESULTS: The results of experimental studies of the effect of the use of ethanol and rapeseed oil as a pilot fuel on the indicators of the combustion process of tractor diesel are presented. The optimal value of the cyclic supply of rapeseed oil has been determined, a decrease in the value of which from the optimal value leads to an increase in exhaust gas temperature, specific effective and total fuel consumption, worsens the combustion process, while an increase of it worsens the environmental performance of a tractor diesel engine, including the smokiness of exhaust gases. The results of scientific research on the determination of optimal installation angles of advance injection of ethanol and rapeseed oil are presented.

CONCLUSIONS: The complete replacement of petroleum diesel fuel with alternative fuels has been achieved without making significant changes to the design of a tractor diesel engine, improving its environmental characteristics while maintaining power indicators at the level of a serial diesel. On the basis of the conducted studies of the operating process of a tractor diesel engine on ethanol and rapeseed oil, the dependencies of the influence of its operating modes on the indicators of the combustion process are established and their numerical characteristics are determined.

作者简介

Vitaly Likhanov

Vyatka State Agrotechnological University

Email: lihanov.va@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3033-7176
SPIN 代码: 9474-7629
Scopus 作者 ID: 57197821797

Professor, Dr. Sci. (Tech.), Head of the Heat Engines, Automobiles and Tractors Department

俄罗斯联邦, 133 Oktyabrsky avenue, 610017 Kirov

Oleg Lopatin

Vyatka State Agrotechnological University

编辑信件的主要联系方式.
Email: nirs_vsaa@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0806-6878
SPIN 代码: 8716-0189
Scopus 作者 ID: 57197821205
Researcher ID: ААД-8374-2019

Dr. Sci. (Tech.), Professor of the Heat Engines, Automobiles and Tractors Department

俄罗斯联邦, 133 Oktyabrsky avenue, 610017 Kirov

参考

  1. Gowrishankar S, Krishnasamy A. A relative assessment of emulsification and water injection methods to mitigate higher oxides of nitrogen emissions from biodiesel fueled light-duty diesel engine. Fuel. 2022;308:121926. doi: 10.1016/j.fuel.2021.121926
  2. Attia AMA, Nour M, El-Seesy AI, et al. The influence of castor biodiesel blending ratio on engine performance including the determined diesel particulate matters composition. Energy. 2022;239:121951. doi: 10.1016/j.energy.2021.121951
  3. Wu G, Ge JC, Choi NJ. Effect of ethanol additives on combustion and emissions of a diesel engine fueled by palm oil biodiesel at idling speed. Energies. 2021;14(5):14051428. doi: 10.3390/en14051428
  4. Hosseinzadeh-Bandbafha H, Rafiee S, Mohammadi P, et al. Exergetic, economic, and environmental life cycle assessment analyses of a heavy-duty tractor diesel engine fueled with diesel-biodiesel-bioethanol blends. Energy Conversion and Management. 2021;241:114300. doi: 10.1016/j.enconman.2021.114300
  5. Ayhan V, Cesur İ, Çangal Ç, et al. Combined influence of supercharging, egr, biodiesel and ethanol on emissions of a diesel engine: proposal of an optimization strategy. Energy. 2020;207:118298. doi: 10.1016/j.energy.2020.118298
  6. Yesilyurt MK. A detailed investigation on the performance, combustion, and exhaust emission characteristics of a diesel engine running on the blend of diesel fuel, biodiesel and 1-heptanol (C7 Alcohol) as a next-generation higher alcohol. Fuel. 2020;275:117893. doi: 10.1016/j.fuel.2020.117893
  7. Likhanov VA, Kozlov AN. Modeling of soot emission in the cylinder of a diesel engine 2Ch 10.5/12.0 when operating on alternative fuels. Kirov: Vyatskiy GATU; 2019.
  8. Likhanov VA, Araslanov MI. Investigation of the indicators of the working process of a high-speed diesel engine when operating on ethanol and rapeseed oil. Kirov: Vyatskiy GATU; 2021.
  9. Lihanov VA, Lopatin OP. Heat generation in biofuel tractor diesel engines. Tractors and Agricultural Machinery. 2019;86(2):3–9. doi: 10.31992/0321-4443-2019-2-3-9

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. The effect of the size of the ignition portion of rapeseed oil on the effective performance of the D21A1 tractor diesel engine (n =1800 min-1 and ре = 0.588 МPа). - ENG

下载 (259KB)
3. Fig. 2. The influence of rapeseed oil consumption on the combustion process indicators: a – the maximal averaged gas temperature, K; b – the maximal indicator pressure in a cylinder, MPa. - ENG

下载 (245KB)
4. Fig. 3. The gas pressure in a cylinder of the tractor diesel engine when operating on ethanol and rapeseed oil at various setting angles of fuel injection advance: а – ΘE =34°; b – ΘRO =34°. - ENG

下载 (289KB)
5. Fig. 4. Change in the maximum combustion pressure in a cylinder of the D21A1 diesel engine when operating on ethanol and rapeseed oil. - ENG

下载 (314KB)
6. Fig. 5. The averaged gas temperature in a cylinder of the tractor diesel engine when operating on ethanol and rapeseed oil: а – ΘE =34°; b – ΘRO =34°. - ENG

下载 (370KB)
7. Fig. 6. Change in the maximal average gas temperature in a cylinder of the D21A1 tractor diesel engine when operating on ethanol and rapeseed oil. - ENG

下载 (252KB)
8. Fig. 7. Indicators of the combustion process during operation of the D21A1 tractor diesel engine depending on the load: a – the maximal averaged gas temperature in a cylinder; b – the maximal pressure in a cylinder; c – the crankshaft rotation angle corresponding to the maximal averaged gas temperature in a cylinder, deg; d –the crankshaft rotation angle corresponding to the maximal gas pressure in a cylinder, deg. - ENG

下载 (372KB)

版权所有 © Eco-Vector, 2023

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».