Exploring Strategies for Reducing High Intake Temperature Requirements and Allowing Optimal Operational Conditions in a Biogas Fueled HCCI Engine for Power Generation
Notice bibliographique
Résumé
This paper evaluates strategies for reducing the intake temperature requirement for igniting biogas in homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines. The HCCI combustion is a promising technology for stationary power generation using renewable fuels in combustion engines. Combustion of biogas in HCCI engines allows high thermal efficiency similar to diesel engines, with low net CO2 and low NOx emissions. However, in order to ensure the occurrence of autoignition in purely biogas fueled HCCI engines, a high inlet temperature is needed. This paper presents experimental and numerical results. First, the experimental analysis on a 4 cylinder, 1.9 L Volkswagen TDI diesel engine running with biogas in the HCCI mode shows high gross indicated mean effective pressure (close to 8 bar), high gross indicated efficiency (close to 45%) and NOx emissions below the 2010 US limit (0.27 g/kWh). Stable HCCI operation is experimentally demonstrated with a biogas composition of 60% CH4 and 40% CO2 on a volumetric basis, inlet pressures of 2–2.2 bar (absolute), and inlet temperatures of 200–210 °C for equivalence ratios between 0.19–0.29. At lower equivalence ratios, slight changes in the inlet pressure and temperature caused large changes in cycle-to-cycle variations, while at higher equivalence ratios these same small pressure and temperature variations caused large changes to the ringing intensity. Second, numerical simulations have been carried out to evaluate the effectiveness of high boost pressures and high compression ratios for reducing the inlet temperature requirements while attaining safe operation and high power output. The one zone model in Chemkin was used to evaluate the ignition timing and peak cylinder pressures with variations in temperatures at intake valve close (IVC) from 373 to 473 K. In-cylinder temperature profiles between IVC and ignition were computed using Fluent 6.3 and fed into the multizone model in Chemkin to study combustion parameters. According to the numerical results, the use of both higher boost pressures and higher compression ratios permit lower inlet temperatures within the safe limits experimentally observed and allow higher power output. However, the range of inlet temperatures allowing safe and efficient operation using these strategies is very narrow, and precise inlet temperature control is needed to ensure the best results.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».