Effects of gas composition on the performance and emissions of compressed natural gas engines

Min, Byung Hyouk; Chung, Jin Taek; Kim, Ho Young; Park, Sim Soo

doi:10.1007/bf03185173

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“…In a study involving eight different kinds of natural gases, a research group revealed that the air to fuel ratio changes with different fuel composition, and the change in ratio was proportional to the Wobbe Index (WI) [6]. A similar result was obtained by another group that observed a power variation of up to 20% and a change in emission characteristics with diverse fuel composition [7]. Kubesh et al (1992) emphasized that a change in octane number resulting from a change in fuel composition had a critical influence on vehicle driving conditions near knock-limited power, and they developed a correlation between the octane number and gas composition [2].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 75%

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Effect of Natural Gas Composition on the Performance of a CNG Engine

Kim

et al. 2008

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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Résumé -Effet de la composition du gaz naturel sur les performances d'un moteur GNCLe Gaz Naturel Comprimé (GNC) est considéré comme un carburant pour véhicule alternatif en raison de ses avantages économiques et environnementaux. Cependant, il est prouvé que la composition variable des gaz naturels produits dans diverses régions du monde affecte les performances et les taux d'émissions des moteurs GNC. Ainsi, l'objectif de cet essai est de corroborer l'effet de la composition du carburant sur la combustion et sur le taux d'émissions des moteurs GNC. Cet essai présente les caractéristiques de combustion globales obtenues en faisant fonctionner un moteur GNC de 2,5 L de quatre cylindres, posé en deuxième monte sur la base d'un moteur diesel à injection directe et équipé d'un dynamomètre. La puissance du moteur, la consommation de carburant spécifique au freinage, la pression de combustion et les émissions ont été mesurées dans des conditions de fonctionnement constantes en pleine charge et en charge partielle. Les résultats de l'expérience ont montré que la composition du GNC a un impact considérable sur les performances du moteur, sur la consommation de carburant et sur la vitesse de combustion. Une corrélation a été suggérée pour mieux comprendre la relation qui existe entre l'indice de Wobbe (IW) et la puissance du moteur. Elle propose une méthode pratique pour estimer la puissance du moteur lorsque la composition des gaz naturels varie. Abstract -Effect of Natural Gas Composition on the Performance of a CNG Engine -Compressed Natural Gas (CNG) is considered an alternative vehicle fuel because of its economical and environmental advantages. However, the varying composition of natural gases produced in different parts of the world is known to affect the performance and emissions of CNG engines. Thus

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Section: Introductionmentioning

confidence: 75%

“…According to a study by Min et al (2002), the Maximum Brake Torque (MBT) increases with decreasing CP that has an effect on the spark timing of an engine. The spark timing of the engine for a gas with a small CP needs to be set early, so that the initial flame has sufficient time to fully develop.…”

Section: Characteristics Of Fuel Consumptionmentioning

confidence: 99%

Effect of Natural Gas Composition on the Performance of a CNG Engine

Kim

et al. 2008

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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“…For internal combustion engines (ICE) fired by gaseous fuels not only hydrogen is used but also compressed natural gas (CNG) with its main component methane. A literature survey showed that most of the CNG available in industry is a mixture of the three main components methane (CH 4 ), ethane (C 2 H 6 ) and nitrogen (N 2 ) [52,53,54]. Concluding the CNGcompositions available in publications a generic composition was defined, see Tab.…”

Section: Test Case Description and Meshingmentioning

confidence: 99%

Real-Gas Effects and Phase Separation in Underexpanded Jets at Engine-Relevant Conditions

Traxinger

Banholzer

Pfitzner

2018

2018 AIAA Aerospace Sciences Meeting

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A numerical framework implemented in the open-source tool OpenFOAM is presented in this work combining a hybrid, pressure-based solver with a vapor-liquid equilibrium model based on the cubic equation of state. This framework is used in the present work to investigate underexpanded jets at engine-relevant conditions where real-gas effects and mixture induced phase separation are probable to occur. A thorough validation and discussion of the applied vapor-liquid equilibrium model is conducted by means of general thermodynamic relations and measurement data available in the literature. Enginerelevant simulation cases for two different fuels were defined. Analyses of the flow field show that the used fuel has a first order effect on the occurrence of phase separation. In the case of phase separation two different effects could be revealed causing the single-phase instability, namely the strong expansion and the mixing of the fuel with the chamber gas. A comparison of single-phase and two-phase jets disclosed that the phase separation leads to a completely different penetration depth in contrast to single-phase injection and therefore commonly used analytical approaches fail to predict the penetration depth.

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“…This variation affects on the operation of the NG fueled engines. Many researchers, focused on this phenomena [13][14][15][16][17][18][19][20][21][22][23]. One of the major concerns with varying NG composition in HCCI engines is Start of Combustion (SOC).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…It is a measure of energy flow rate through an orifice [38] and defines the chemical energy that will flow through an orifice with a given pressure drop. It is calculated by dividing the volume heating value of the fuel by the square root of specific gravity: (20) To describe natural gas characteristics based on its energy content, WN is used. WN increases when the content of the non-methane hydrocarbon increases.…”

mentioning

confidence: 99%

A Comprehensive Numerical Study on Effects of Natural Gas Composition on the Operation of an HCCI Engine

Jahanian

Jazayeri

2011

Oil Gas Sci. Technol. – Rev. IFP Energies nouvelles

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Résumé -Une étude numérique complète sur les effets de la composition du gaz naturel carburant sur le réglage d'un moteur HCCI -Le moteur HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition, ou à allumage par compression d'une charge homogène) est une idée prometteuse pour réduire la consommation de carburant et les émissions polluantes. Le gaz naturel, considéré généralement comme un carburant propre, est un choix approprié pour les moteurs HCCI en raison de sa capacité à former avec l'air un mélange homogène. Cependant, la composition du gaz naturel influe fortement sur les caractéristiques d'auto-inflammation du mélange dans le cylindre et la performance du moteur HCCI. Cet article met l'accent sur l'influence de la composition du gaz naturel sur le fonctionnement du moteur en mode HCCI. Six différentes compositions de gaz naturel (y compris le méthane pur) ont été examinées pour étudier les performances du moteur au moyen d'un modèle thermo-cinétique zéro-dimensionnel. Le code de simulation inclut la cinétique chimique détaillée de la combustion du gaz naturel, y compris le mécanisme étendu de Zeldovich pour évaluer les émissions de NO x . Les résultats ont été validés par comparaison avec des données expérimentales provenant d'autres travaux. La richesse et le taux de compression ont été maintenus constants, mais les effets de la vitesse du moteur et de la température initiale du mélange ont été étudiés. Les résultats montrent que la valeur maximale de la pression dans le cylindre et la température dépendent du nombre Wobbe du carburant. En outre, la puissance indiquée du moteur est linéairement liée au nombre Wobbe du carburant. Le travail indiqué brut, la pression moyenne indiquée brute et les NO x ont aussi été utilisés pour comparer les performances du moteur utilisant des carburants de compositions différentes. Abstract -A Comprehensive Numerical Study on Effects of Natural Gas Composition on the Operation of an HCCI Engine -Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engine is a promising idea to reduce fuel consumption and engine emissions. Natural Gas (NG),

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Effects of gas composition on the performance and emissions of compressed natural gas engines

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Effect of Natural Gas Composition on the Performance of a CNG Engine

Effect of Natural Gas Composition on the Performance of a CNG Engine

Real-Gas Effects and Phase Separation in Underexpanded Jets at Engine-Relevant Conditions

A Comprehensive Numerical Study on Effects of Natural Gas Composition on the Operation of an HCCI Engine

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