An Experimental Investigation of Dual-Fuel Combustion in a Light Duty Diesel Engine by In-Cylinder Blending of Ethanol and Diesel

Heuser, Benedikt; Kremer, Florian; Pischinger, Stefan; Rohs, Hans; Holderbaum, Bastian; Körfer, Thomas

doi:10.4271/2015-01-1801

Cited by 17 publications

(12 citation statements)

References 14 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…According to the findings of the literature survey, the combustion process in dual-fuel mode may be designed to fit different concepts, e.g. [17,18]. The occurrence of knock and auto-ignition as well as the feasibility of different combustion concepts depend mainly on the properties of the fuel.…”

Section: Combustion Analysismentioning

confidence: 99%

“…There are several possibilities to configure the dual-fuel system depending on the mixture formation method-external or internal. On the one hand, the alternative fuel can be added to the intake air upstream via manifold injection [18], carburettor or evaporator-a method widely known as "fumigation". On the other hand, the fuel may be directly injected into the combustion chamber through a dedicated injector [19] or a special dual-fuel injector for diesel and alternative fuel.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Operation of a diesel engine with intake manifold alcohol injection

Damyanov

Hofmann

2019

Automot. Engine Technol.

View full text Add to dashboard Cite

The usage of ethanol and two different mixtures of ethanol and gasoline (E85 and E65) was investigated on a modified diesel engine designed to work in a dual-fuel combustion mode with intake manifold alcohol injection. The tests were conducted at five operating points covering low, medium and high load and different engine speeds. Additionally, an engine-process simulation model was built for the test engine and selected operating points from the engine test bed measurements were analysed with it. The discussion of the simulation results allows an efficiency analysis and therefore a better understanding of the findings of the engine test stand experiments. With rising alcohol amount, a significant reduction of soot mass and particle count was observed at all operating points. At some load conditions, substituting diesel with ethanol, E65 or E85 led to a reduction of the NOx emissions; however, the real benefit concerning the nitrogen oxides was introduced by the mitigation of the soot-NOx trade-off. The indicated engine efficiency in dual-fuel mode showed an extended tolerance against high EGR rates. It was significantly improved with enhanced substitution ratios at high loads, whereas it dropped at low loads. Substituting diesel with manifold injected alcoholic fuels impressively reduced the engine CO 2 emissions at medium and high load operating points. Degrading combustion quality, irregular combustion phenomena and poor process controllability at low load and knock as well as auto-ignition at high load limited the maximum ethanol energy share to approximately 70% and 30%, respectively. Keywords Diesel engine • Dual fuel • Ethanol • Alcoholic fuel Abbreviations EtOH Ethanol E85 Mixture of 85 vol% ethanol and 15 vol% gasoline E65 Mixture of 65 vol% ethanol and 35 vol% gasoline CEC Certified test diesel fuel OP Operating point EGR Exhaust gas recirculation MFB Mass fraction burned CAaTDC Crank angle after top dead center c p Specific heat capacity at constant pressure c v Specific heat capacity at constant volume * A.

show abstract

Section: Combustion Analysismentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Operation of a diesel engine with intake manifold alcohol injection

Damyanov

Hofmann

2019

Automot. Engine Technol.

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Kürzlich wurden mit dieser Vorgehensweise vielversprechende Ergebnisse erzielt: ein Kraftstoff mit hoher Selbstzündungsresistenz – konventionelles Benzin – wurde in den Ansaugkanal eingespritzt, und die Zündung wurde durch die direkte Einspritzung eines hochreaktiven Kraftstoffs – konventionellem Dieselkraftstoff – nahe des oberen Totpunktes ausgelöst. Das Verhältnis der beiden Kraftstoffe wurde dann in Abhängigkeit der Motorbetriebsbedingungen variiert, wodurch die NO x ‐ und Rußemissionen bei sehr hoher Effizienz (indizierter Wirkungsgrad >50 %) in einem großem Betriebsbereich bei akzeptablem Verbrennungsgeräuschpegel fast auf null reduziert werden konnten . Für einen ausgewählten Betriebspunkt zeigte sich eine Verminderung der NO x ‐Emissionen gegenüber konventioneller Dieselverbrennung um drei Größenordnungen und von Ruß um einen Faktor 6, bei einer gleichzeitigen Erhöhung des indizierten Wirkungsgrads um 16,4 % von 48,2 auf 56,1 %, was einer Steigerung der Nutzleistung bei gegebener Kraftstoffmenge um 7,9 % entspricht .…”

Section: Biokraftstoffe – Antrieb Und Emissionenunclassified

“…Für einen ausgewählten Betriebspunkt zeigte sich eine Verminderung der NO x ‐Emissionen gegenüber konventioneller Dieselverbrennung um drei Größenordnungen und von Ruß um einen Faktor 6, bei einer gleichzeitigen Erhöhung des indizierten Wirkungsgrads um 16,4 % von 48,2 auf 56,1 %, was einer Steigerung der Nutzleistung bei gegebener Kraftstoffmenge um 7,9 % entspricht . In Analogie zu diesem Konzept wurde auch Dieselkraftstoff mit Ethanol kombiniert, ebenfalls mit überzeugenden Ergebnissen …”

Section: Biokraftstoffe – Antrieb Und Emissionenunclassified

Synthese, motorische Verbrennung, Emissionen: Chemische Aspekte des Kraftstoffdesigns

et al. 2017

Self Cite

View full text Add to dashboard Cite

Nachhaltig produzierte Biokraftstoffe, die auf Basis von Lignozellulose zugänglich sind, werden in Energieszenarien für Mobilität und Transport der Zukunft intensiv diskutiert. Traditionell konzentrieren sich die Forschungsaktivitäten in den Naturwissenschaften dabei auf den Syntheseprozess, während die anschließende Bewertung der Verbrennungseigenschaften anderen Forschungsgebieten überlassen wird. Dieser Aufsatz verfolgt mit der gemeinsamen Betrachtung der motorischen Verbrennung und der Kraftstoffsynthese einen integrativen Ansatz, bei dem die chemischen Aspekte im Vordergrund stehen. Dabei wird deutlich, dass das fundamentale Verständnis des Verbrennungsvorgangs maßgeblich dazu beitragen kann, Designkriterien für die Molekülstruktur möglicher Kraftstoffkandidaten abzuleiten, um so Ziele für die Analyse von Synthesewegen und die Entwicklung katalytischer Produktionswege zu definieren. Dieser integrative Ansatz des “Kraftstoffdesigns” umfasst die gesamte Kette der Energiekonversion ausgehend vom Rohstoff über Herstellungsprozess, Kraftstoff und Motor bis hin zur Schadstoffemission. Dies ermöglicht eine systematische Optimierung des Gesamtsystems mit dem Ziel, die Kohlenstoffbilanz zu verbessern, die Effizienz zu erhöhen und die Emissionen zu verringern.

show abstract

“…The combustion phasing is typically controlled by the diesel injection timing. However, the majority of the dual-fuel research has been performed with constant combustion phasing [12,13] or fixed diesel injection timing [14], resulting in non-optimised engine efficiency and exhaust emissions. Tutak [15] showed that the use of a constant start of injection can lead to in over-retarded dual-fuel combustion and misfiring at high substitution ratios.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Exploring the mid-load potential of ethanol-diesel dual-fuel combustion with and without EGR

2017

View full text Add to dashboard Cite

Highlights-Optimised diesel injection timings were identified for efficient dual-fuel combustion.-A pre-injection of diesel prior to the main injection was essential to reduce PRR.-High ethanol energy fractions effectively lowered NOx emissions.-EGR further reduced NOx emissions with negligible impact on the engine efficiency.-Operational cost savings can be achieved and are heavily dependent on fuel prices.

show abstract

An Experimental Investigation of Dual-Fuel Combustion in a Light Duty Diesel Engine by In-Cylinder Blending of Ethanol and Diesel

Cited by 17 publications

References 14 publications

Operation of a diesel engine with intake manifold alcohol injection

Operation of a diesel engine with intake manifold alcohol injection

Synthese, motorische Verbrennung, Emissionen: Chemische Aspekte des Kraftstoffdesigns

Exploring the mid-load potential of ethanol-diesel dual-fuel combustion with and without EGR

Contact Info

Product

Resources

About