Experimental investigation of methane/hydrogen dual-fuel combustion in a spark-ignition optical engine
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Insinööritieteiden korkeakoulu |
Master's thesis
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2024-08-19
Department
Major/Subject
Mechanical Engineering
Mcode
Degree programme
Master's Programme in Mechanical Engineering (MEC)
Language
en
Pages
79
Series
Abstract
Low-carbon alternative fuels are considered a viable option for reducing the emissions caused by transport sector, while also answering the ever-growing need for energy in the sector. Hydrogen is widely regarded as the most interesting alternative fuel due to its carbon free combustion. However, not all fundamental phenomena related to the combustion process of alternative fuels in an ICE are known. Optical engines play a key role in alternative fuel research, as they can be used to visualize the combustion. In this work, the optical research engine in Aalto University’s ICE lab was upgraded to provide a wider view into the combustion chamber through a quartz piston. The updated optical assembly was designed in a previous thesis. The update enables the engine to use hydrogen direct injection and makes the overall engine design more modular. In addition, methane and hydrogen blends and pure hydrogen combustion was analysed by utilizing highspeed optical imaging methods. Despite some difficulties, the mechanical update was successful, and the engine design was proven to be working by continuing tests with different blends of hydrogen and methane. In the future the updated optical engine will be used for further alternative fuel studies. The optical research conducted in this work laid ground for future studies.Vähähiiliset vaihtoehtoiset polttoaineet voivat auttaa vähentämään kuljetussektorin tuottamia päästöjä, ja samalla vastaamaan sektorin joka vuosi kasvavaan energiatarpeeseen. Vetyä pidetään yleisesti kaikista kiinnostavimpana vaihtoehtoisena polttoaineena, sillä sen palamistapahtuma on täysin hiiletöntä. Kaikkia palamiseen liittyviä ilmiöitä ei kuitenkaan vielä tunneta riittävän hyvin vaihtoehtoisten polttoaineiden toimiessa polttomoottorin polttoaineena. Optiset moottorit ovat avain-asemassa vaihtoehtoisiin polttoaineisiin keskittyvässä tutkimuksessa, sillä niiden avulla palotapahtuma voidaan visualisoida. Tässä työssä Aalto-yliopiston polttomoottorilaboratorion optinen moottori päivitettiin parantamalla näkyvyyttä palotilaan kokonaan lasisella männällä. Päivitetty optinen kokonaisuus suunniteltiin aikaisemmin toteutetussa diplomityössä. Päivitetty versio tarjoaa mahdollisuuden käyttää vedyn suorasuihkutussuutinta ja tekee koko moottorista modu-laarisemman. Lisäksi työssä tutkittiin vedyn ja metaanin seoksien sekä puhtaan vedyn palamista käyttäen optisia suurnopeuskuvaus menetelmiä. Vaikeuksista huolimatta moottorin mekaaninen päivitys onnistui, ja moottori todettiin toimivaksi jatkamalla testiajoja vedyllä ja metaanilla sekä niiden seoksilla. Tulevaisuudessa päivitettyä optista moottoria tullaan käyttämään muissa vaihtoehtoisten polttoaineiden tutkimuksissa. Työssä tehty optinen tutkimus loi pohjaa tulevalla tutkimukselle.Description
Supervisor
Kaario, OssiThesis advisor
Cheng, QiangKeywords
optical engine, alternative fuels, hydrogen energy, ICE research