A comparison between egr and lean burn strategies employed in a natural gas si engine using a two-zone combustion model
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This document compares the EGR (exhaust gas recirculation) and lean-burn strategies in a natural gas spark ignition engine using a two-zone combustion model. It presents a methodology using thermodynamic formulations and assumptions to model the combustion process with EGR. The results show that EGR reduced NOx emissions by 70% and increased fuel consumption by 10% compared to lean-burn, while also lowering the combustion rate and prolonging the combustion duration.
A comparison between egr and lean burn strategies employed in a natural gas si engine using a two-zone combustion model
- 1. A comparison between EGR and lean-burn strategies employed in a natural gas SI engine using a two-zone combustion model Ibrahim; Saiful (2009) Marcelo Alexandre de Souza Júnior TERMODINÂMICA 07/05/2012
- 2. TERMODINÂMICA 07/05/2012 INTRODUÇÃO
- 3. INTRODUÇÃO/ PROCESSO “LEAN BURN” VS. PROCESSO “EGR” Processo “Lean Burn” Alimentação da Câmara com uma mistura pobre
- 4. INTRODUÇÃO/ FORMAÇÃO DE POLUENTES NUMA CÂMARA DE COMBUSTÃO Principais Poluentes: NOX e CO A formação de NOX é favorecida à altas temperaturas de queima. A formação de CO é favorecida com o baixo tempo de residência.
- 5. INTRODUÇÃO/ PROCESSO “LEAN BURN” VS. PROCESSO “EGR” Processo “EGR” Reciclo de uma fração de produtos da combustão
- 6. TERMODINÂMICA 07/05/2012 METODOLOGIA
- 7. METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"
- 8. METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR" Considerações do Modelo Todos as substâncias do processo se mistu- ram de forma perfeita, mantendo as propriedades constantes durante todas as etapas do processo*. Durante a combustão, formam-se duas regi- ões distintas na câmara. (Queima e não-queima) A vazão nos coletores de admissão e exaus- tão é constante. ( A pressão de exaustão é conside- rada como 102 kPa)
- 9. METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR" Considerações do Modelo Todos os gases foram considerados como gases ideais . Foram desconsiderados todos os efeitos de fenda e o blow by foi assumido como zero. A engrenagem está operando em regime per- manente.
- 10. METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR" Formulações Termodinâmicas: Primeira lei da Termodinâmica Conservação da Massa Leis dos Gases Ideais - Parâmetros do equipamento (designer) e condi- ções operacionais
- 11. METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"
- 12. METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"
- 13. METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR" Hipóteses adotadas para o processo de combustão: A espessura da chama é desprezada. A pressão do cilindro é considerada uniforme e igual nas duas zonas. A transferência de calor entre as duas zonas é desprezada. A troca de calor entre as paredes do cilindro e seu interior se dá por convecção.
- 14. METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR" Hipóteses adotadas para o processo de combustão: Para os cálculos de equilíbrio químico na zona de queima foram consideradas as espécies: CO2, CO, H2O, N2, O2, OH, NO, H, O e NO. A área da parede câmara de combustão em contato com os gases queimados será considera- do proporcional à raiz quadrada da fração de massa queimada para explicar o maior volume preenchido por gases queimados contra o volu- me não queimado, tal como sugerido por Ferguson (1986).
- 15. METODOLOGIA/ VALIDAÇÃO DO MODELO Especificações do Motor Número de Cilindros 1 Capacidade do Motor 507 cc Velocidade Máxima 300 rpm Pressão Máxima do 150 bar Cilindro
- 16. METODOLOGIA/ VALIDAÇÃO DO MODELO
- 17. METODOLOGIA/ VALIDAÇÃO DO MODELO
- 18. TERMODINÂMICA 07/05/2012 RESULTADOS
- 19. RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO AO PODER DO MOTOR %EGR: 10%, Pentrada=130 kPa; 1500 rpm, rc= 8
- 20. RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO AO PODER DO MOTOR =130 kPa; 1500 rpm, rc= 10 Pentrada=113 kPa; 1500 rpm, rc= 8
- 21. RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO CONSUMO DE COMBUSTÍVEL 1500 rpm, rc= 10
- 22. RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO À EMISSÃO DE NO 1500 rpm, rc= 10
- 23. RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO À EMISSÃO DE NO 1500 rpm, rc= 10
- 24. RESULTADOS/ TEMPERATURA DE SAÍDA DOS PRODUTOS DA COMBUSTÃO 1500 rpm, rc= 10
- 25. TERMODINÂMICA 07/05/2012 CONCLUSÕES
- 26. CONCLUSÕES/ EFICIÊNCIA DA TÉCNICA A técnica de EGR derrubou a taxa de combustão e aumentou o tempo de duração da combustão. O uso da técnica EGR com diluição de 20% reduziu as emissões de NO em 70% comparado com a técnica “lean burn”. O aumento do consumo de Combustível foi de 10% quando se usou a técnica de EGR.
- 27. TERMODINÂMICA 07/05/2012 OBRIGADO !!!
- 28. A comparison between EGR and lean-burn strategies employed in a natural gas SI engine using a two-zone combustion model Ibrahim; Saiful (2009) Marcelo Alexandre de Souza Júnior TERMODINÂMICA 07/05/2012