An innovative approach to the study of the effect of alternative fuels on the vibration activity of internal combustion engines

封面

如何引用文章

详细

BACKGROUND: The use of ammonia (NH3) as a diesel fuel additive is of great interest for addressing environmental and operational challenges, such as reducing harmful emissions and improving engine efficiency. However, the influence of ammonia on vibration parameters of diesel engines is still understudied, thus requiring detailed research.

AIM: This study aims to analyze the influence of ammonia (NH3) as a diesel fuel additive on vibration parameters of a diesel engine using an artificial neural network (ANN) designed to predict these parameters.

METHODS: The study employs modeling methods based on neural networks. TensorFlow and Keras frameworks were used to develop and train the neural network. Parameters of the engine (engine bore, speed, compression ratio, etc.) and fuel mixtures containing 5%, 10%, and 15% NH3 were used as inputs. The model's accuracy was assessed based on experimental data.

RESULTS: The developed ANN showed high vibration prediction accuracy (up to 98.67%). Experimental data showed that increased ammonia additive ratio in the fuel mixture results in increased engine vibration. The highest vibration amplitude was 11.67 m/s² at 15% NH3. The results indicate potential risks of lower engine performance when using ammonia, despite its environmental advantages.

CONCLUSION: The study showed that ammonia additives in diesel fuel increase engine vibration, which could affect its reliability and durability. Despite the high accuracy of neural network predictions, the observed increase in vibration requires further investigation. Additional research is required to ensure the safe use of NH3 as a fuel additive by focusing on optimal mixture proportions and the influence of other factors, such as pressure and temperature.

作者简介

Egor Telpiz

Moscow Polytechnic University

编辑信件的主要联系方式.
Email: egor_telpiz@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-5117-4267
SPIN 代码: 9059-3050

postgraduate

俄罗斯联邦, Moscow

Vladislav Rybachuk

Moscow Polytechnic University

Email: rybachuk97@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-9235-6209
SPIN 代码: 2449-5185

postgraduate

俄罗斯联邦, Moscow

参考

  1. Wrobel R, Sierzputowski G, Sroka Z. Comparison of diesel engine vibroacoustic properties powered by Bio and standard fuel. Energies. 2021;14(5):1478. doi: 10.3390/en14051478 EDN: CUFONJ
  2. Erdiwansyah, M.SM Sani, Mamat R. et al. Vibration analysis of the engine using biofuel blends: A Review. MATEC Web of Conferences. 2018;225:01010. doi: 10.1051/matecconf/201822501010
  3. Li G, Gu F, Wang T, et al. Investigation into the vibrational responses of cylinder liners in an IC engine fueled with biodiesel. Applied Sciences. 2017;7(7):717. doi: 10.3390/app7070717
  4. Berwal P, Kumar S, Khandelwal B. A comprehensive review on synthesis, chemical kinetics, and practical application of ammonia as future fuel for combustion. Journal of the Energy Institute. 2021;99:273–298. doi: 10.1016/j.joei.2021.10.001
  5. Van Rooij A. Engineering contractors in the chemical industry. the development of ammonia processes, 1910–1940. History and Technology. 2005;21(4):345–366. doi: 10.1080/07341510500268215
  6. Ramensky AYu, Shelishch PB, Nefedkin SI. The use of hydrogen as a motor fuel for automobile internal combustion engines. history, present and prospects. Alternativnaya energetika i ekologiya (ISJAEE). 2006;(11):63–70. (In Russ.) EDN: HYRUAL
  7. Lindstedt RP, Lockwood FC, Selim MA. Detailed kinetic modelling of chemistry and temperature effects on ammonia oxidation. Combustion Science and Technology. 1994;99(4–6):253–276. doi: 10.1080/00102209408935436
  8. Uludamar E, Tüccar G, Aydın K, Özcanlı M. Vibration analysis of a diesel engine fueled with sunflower and canola biodiesels. Advances in Automobile Engineering. 2016;05(01):23–37. doi: 10.4172/2167-7670.1000137
  9. Yang T, Wang T, Li G, et al. Vibration characteristics of compression ignition engines fueled with blended petro-diesel and Fischer-Tropsch diesel fuel from coal fuels. Energies. 2018;1(8):2043. doi: 10.3390/en11082043
  10. Xinling L, Zhen H. Emission reduction potential of using gas-to-liquid and dimethyl ether fuels on a turbocharged diesel engine. Science of The Total Environment. 2009;407(7):2234–2244. doi: 10.1016/j.scitotenv.2008.11.043

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
2. Fig. 1. A diagram of the layered structure of a neural network.

下载 (175KB)
3. Fig. 2. Comparison of experimental and forecast data on vibration activity of a biodiesel engine (vertically: the acceleration value of the engine; horizontally: the rotational speed of the crankshaft of the engine).

下载 (100KB)
4. Fig. 3. The forecast diagram of the vibration acceleration of the engine when running on a fuel mixture of 10%NH₃ (acceleration values are displayed vertically, similar to the measurements obtained from the vibration sensor).

下载 (159KB)
5. Fig. 4. Comparison of vibration activity levels depending on the Nh₃ content in the fuel mixture (vertically: the acceleration value of the engine; horizontally: the rotational speed of the crankshaft of the engine).

下载 (117KB)

版权所有 © Eco-Vector, 2025

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».