Evaluation of Using Biogas to Supply the Dual Fuel Diesel Engine of an Agricultural Tractor

Marlena Owczuk , Anna Matuszewska , Stanisław Wojciech Kruczyński , Wojciech Kamela

Abstract

It is known that biogas without prior purification to biomethane is a commonly used fuel only for the stationary internal combustion engines but not for vehicle engines. The current study evaluates the use of biogas without its prior upgrading to biomethane as fuel for tractor engines. The following tests were carried out: biochemical methane potential tests, dynamometer engine tests, and field tests with the use of a tractor. The average methane content in biogas obtained from vegetable wastes exceeded 60%. The tests performed on the engine dynamometer showed that the engine powered by dual fuel worked stably when diesel was replaced by 40% biogas (containing 50% of CO2) or 30% methane. Dual fuel supplying of the engine caused an increase in the concentration of hydrocarbons and carbon monoxide in the exhaust gases and a decrease or no effect in the concentration of particulate matter and nitrogen oxides. It did not significantly affect the dynamics of the vehicle and its useful properties. Biogas that contains a maximum of 50% CO2 and from which H2S, moisture, and siloxanes have been largely removed, is suitable as a fuel for tractors. Such biogas can be obtained in biogas plants from different substrates, e.g., vegetable or agriculture wastes as well as biodegradable municipal wastes.
Author Marlena Owczuk
Marlena Owczuk,,
-
, Anna Matuszewska - Automotive Industry Institute
Anna Matuszewska,,
-
, Stanisław Wojciech Kruczyński
Stanisław Wojciech Kruczyński,,
-
, Wojciech Kamela (FACME / IAE)
Wojciech Kamela,,
- Institute of Automotive Engineering
Journal seriesEnergies, ISSN 1996-1073, (A 25 pkt)
Issue year2019
Vol12
No6
Pages1-12
Keywords in Polishbiogaz, silnik dwupaliwowy, spalanie stukowe, emisja gazów spalinowych
Keywords in Englishbiogas; dual fuel engine; knocking combustion; exhaust gas emissions
ASJC Classification1700 General Computer Science
Abstract in PolishWiadomym jest, że biogaz bez uprzedniego oczyszczenia do biometanu jest powszechnie stosowanym paliwem głównie dla stacjonarnych silników spalinowych, ale nie dla silników pojazdów użytkowych. Badania przedstawione w niniejszym artykule pozwalają ocenić możliwość wykorzystania biogazu, bez jego uprzedniego oczyszczania do biometanu, jako paliwa do silników ciągników rolniczych. W ramach prowadzonej pracy przeprowadzono następujące testy: biochemiczne testy potencjału metanowego paliwa, testy silnika na hamowni stacjonarnej oraz testy terenowe, z wykorzystaniem ciągnika rolniczego. Średnia zawartość metanu, w biogazie uzyskanym z odpadów roślinnych przekroczyła 60%. Badania przeprowadzone na hamowni silnikowej wykazały, że silnik zasilany dwupaliwowo ON/Biogaz pracował stabilnie, gdy paliwem go zasilającym był olej napędowy oraz biogaz w proporcjach 60% dawki oleju i 40% biogazu (zawierającego 50% CO2) lub 30% metanu. Zasilanie dwupaliwowe skutkowało wzrostem stężenia węglowodorów i tlenku węgla, w spalinach silnika oraz zmniejszeniem lub brakiem wpływu na stężenie cząstek stałych i tlenków azotu. Zasilanie dwupaliwowe nie wpłynęło znacząco na dynamikę pojazdu i jego parametry użytkowe. Otrzymane wyniki pokazały, że biogaz, który zawiera maksymalnie 50% CO2 i z którego H2S, wilgoć i siloksany zostały w dużej mierze usunięte, nadaje się jako paliwo do ciągników rolniczych. Taki biogaz można otrzymać w biogazowniach z różnych substratów np. odpadów roślinnych lub rolniczych, jak również odpadów komunalnych, ulegających biodegradacji.
DOIDOI:10.3390/en12061071
URL https://www.mdpi.com/1996-1073/12/6/1071
Languageen angielski
Score (nominal)25
ScoreMinisterial score = 25.0, 23-05-2019, ArticleFromJournal
Publication indicators WoS Citations = 0; Scopus SNIP (Source Normalised Impact per Paper): 2017 = 1.34; WoS Impact Factor: 2017 = 2.676 (2) - 2017=3.045 (5)
Citation count*
Cite
Share Share

Get link to the record


* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back