Silnik o zapłonie samoczynnym zasilany dwupaliwowo - wybrane aspekty procesu spalania

• Autorzy: Różycki A.

Warianty tytułu

EN

Dual-fuel compression ignition engine - selected aspects of the combustion process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule opisano wyniki analiz procesu spalania w silnikach zasilanych dwupaliwowo, które miały na celu określenie zjawisk mogących doprowadzić do zmniejszenia trwałości silnika lub jego uszkodzenia. Przyczyną tych niepożądanych zjawisk, do których można zaliczyć: stuk oraz twardą pracę silnika, jest zwiększenie się szybkości spalania skutkująca zbyt dużymi przyrostami ciśnienia przypadającymi na kąt obrotu wału korbowego. Analizie poddano takie parametry procesu spalania, jak: szybkość narastania ciśnienia, szybkość wywiązywania się ciepła, ilość wydzielonego ciepła oraz drgania głowicy. Otrzymane wyniki wykazały, że proces spalania w silniku dwupaliwowym zasilanym olejem napędowym i LPG przebiega dwufazowo. W pierwszej fazie szybkość wywiązywania się ciepła jest mniejsza niż w drugiej. W fazie pierwszej następuje samozapłon oleju napędowego i następnie jego wypalanie. W drugiej fazie zaczyna dominować wywiązywanie się ciepła pochodzącego ze spalania paliwa LPG. Szybkie wywiązywanie się ciepła skutkuje gwałtownym wzrostem ciśnienia, które jest odpowiedzialne za twardą pracę silnika przechodzącą w stuk. Występowanie tych zjawisk było weryfikowane przez czujnik stuku zamocowany na głowicy silnika. W przypadku silnika turbodoładowanego zasilanego CNG analiza wykazała brak wyraźnej pierwszej fazy spalania kinetycznego oraz małą wartość maksymalnej szybkości narastania ciśnienia. Dopiero przy dużym udziale energetycznym CNG występują duże wartości narastania ciśnienia i pojawia się wyraźna faza ze spalaniem kinetycznym. Skutkuje to dużymi wibracjami głowicy. Jednakże w zmianach ciśnienia w okresie spalania nie występują wysokoczęstotliwościowe pulsacje (spalanie stukowe).

EN

The paper presents results of analysing of the combustion process in a dual-fuel compression ignition engines in order to determine phenomena that may contribute to engine failure or lower durability. Such undesirable phenomena as engine knock and “hard” work result from the increase of combustion rate that induces too high pressure growth per crankshaft angle of rotation. The analysed parameters were as follows: rate of pressure rise, rate of heat release, amount of heat released and engine head vibrations. The obtained results showed that the combustion process in a dual-fuel compression ignition engine fuelled with diesel oil and LPG runs in two stages. In the first stage the rate of heat release is lower than in the second stage. In the first stage diesel oil ignition occurs and then its burning process starts. In the second stage dominates the release of heat derived from LPG combustion. Fast heat release results in rapid pressure rise which is responsible for “hard” engine work that switches to the engine knock. Occurrence of these phenomena was verified by a knock sensor placed on the engine head. For turbocharged engine fuelled with CNG, the analysis showed lack of distinct first kinetic combustion stage and low value of maximum rate of pressure rise. Only for high CNG energy share, high pressure rise occurs and appears a distinct stage with kinetic combustion. This results in high engine head vibrations. However, there is a lack of high-frequency pulsations (knock combustion) in pressure changes during combustion.

Słowa kluczowe

PL

silnik o zapłonie samoczynnym; zasilanie dwupaliwowe; proces spalania paliwa; paliwa alternatywne; gaz naturalny; CNG; propan-butan LPG; gaz LPG; paliwo LPG

EN

CI engine; dual-fuel compression; fuel combustion process; alternative fuels; compressed natural gas; CNG; liquefied petroleum gas; LPG; LPG gas

• Wydawca: Instytut Pojazdów Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów / Politechnika Warszawska
• Rocznik: 2011
• Tom: z. 1/82
• Strony: 85--100
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Różycki A.

• Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn Politechniki Radomskiej

Bibliografia

• [1] Sprawozdanie z projektu badawczego: Opracowanie i badania zelektronizowanego dwupaliwowego systemu zasilania silnika o zapłonie samoczynnym z wtryskiem ciekłego LPG do kolektora dolotowego, Numer projektu badawczego 4T 12D 022 26. Numer umowy z Komitetem Badań Naukowych 1586/T12/2004/26, Politechnika Radomska 2007.
• [2] Luft S.: Dwupaliwowy silnik o zapłonie samoczynnym – analiza porównawcza podstawowych parametrów eksploatacyjnych. Czasopismo Techniczne Mechanika, z. 6-7/2004, T 2, s. 477-487.
• [3] Kowalewicz A., Pawlak G., Wołoszyn R., Różycki A., Duchniak P.: Adaptacja turbodoładowanego silnika do dwupaliwowego zasilania gazem ziemnym i olejem napędowym. Projekt badawczy. Nr 4T12D00230.
• [4] Różycki A.: Knocking combustion intensity index in a dual-fuel compression ignition engine, III Międzynarodowy Kongres Silników Spalinowych – PTNSS KONGRES 2009, Opole 2009, PTNSS–2009–SC–04, PTNSS–2009–SC–165.
• [5] Różycki A.: Microkomputer system for measurement of high speed parameters for IC engines, Bratislava 2001 8th EAEC Congres, Bratislava 2001, paper n SAITS 01196.
• [6] Wajand J., A.: Silniki o zapłonie samoczynnym, WNT, Warszawa 1980.