Ocena strat cieplnych silnika HCCI z wewnętrzną recyrkulacją spalin na podstawie badań symulacyjnych

• Autorzy: Hunicz J. , Gęca M.

Warianty tytułu

EN

A simulation study of heat losses in HCCI engine with internal exhaust gas re-circulation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono analizę strat cieplnych silnika HCCI (ang. Homogeneous Charge Compression Ignition) wykorzystującego wewnętrzną recyrkulację spalin. Aby uzyskać wewnętrzną recyrkulację spalin stosuje się tzw. ujemne współotwarcie zaworów i zredukowany wznios zaworów. Taka modyfikacja układu rozrządu powoduje, że w cyklu pracy silnika 4-suwowego sprężanie występuje dwukrotnie. W związku z tym zwiększa się współczynnik wymiany ciepła pomiędzy czynnikiem roboczym i ściankami komory spalania. Z drugiej jednak strony, temperatura czynnika roboczego podczas spalania jest mniejsza niż w silniku o zapłonie iskrowym (ZI). Wykorzystując model komputerowy silnika przeprowadzono porównawcze obliczenia strat cieplnych silnika w dwóch konfiguracjach; silnika pracującego w trybie HCCI oraz pracującego w trybie ZI. Analiza wykazała, że w trybie pracy HCCI współczynnik przejmowania ciepła przez ścianki komory spalania jest większy, jednakże jest on kompensowany przez niższe temperatury czynnika roboczego. Ponadto, zredukowane straty wymiany ładunku oraz mniejsza entalpia spalin powodują znaczące zwiększenie sprawności cieplnej w stosunku do trybu pracy ZI.

EN

The paper presents an analysis of thermal losses in HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) engine with internal exhaust gas re-circulation. Internal gas re-circulation was achieved using negative valve overlap technique at reduced valve lifts. Application of modified valvetrain operation resulted in dual compression during a single cycle of 4-stroke engine. Consequently, coefficient of heat exchange between in-cylinder gas and the walls of combustion chamber was increased. However, mean in-cylinder temperatures were lower than in spark ignition engines. Using computer simulations of the engine working cycle analysis of heat losses in HCCI combustion versus spark ignition combustion was performed. The obtained results have shown that in the case of HCCI combustion coefficient of heat exchange between the working fluid and the combustion chamber walls was higher than one in the case of spark ignition combustion. However, it was compensated by the lower average in-cylinder temperature. Additionally, reduced gas exchange losses and lower exhaust enthalpy provided an increase in thermal efficiency over the spark ignition combustion.

Słowa kluczowe

PL

strata ciepła; silnik HCCI; recyrkulacja spalin; badanie symulacyjne

EN

heat loss; HCCI engine; gas recirculation

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 6
• Strony: 4555--4563
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., pełny tekst na CD3

Twórcy

autor

Hunicz J.

• Politechnika lubelska, Wydział Mechaniczny; 20-618 Lublin; ul. Nadbystrzycka 36. Tel.: [phone], Fax: [phone]

autor

Gęca M.

• Politechnika lubelska, Wydział Mechaniczny; 20-618 Lublin; ul. Nadbystrzycka 36. Tel.: [phone], Fax: [phone]

Bibliografia

• 1. Chang J., Güralp O., Filipi Z., Assanis D., New Heat Transfer Correlation for an HCCI Engine Derived from Measurements of Instantaneous Surface Heat Flux. SAE Technical Paper 2004-01-2996, 2004.
• 2. Hunicz, J., An Experimental Study of Negative Valve Overlap Injection Effects and their Impact on Combustion in a Gasoline HCCIEngine. Fuel, Vol. 117, pp. 236–250, 2014.
• 3. Hunicz J., Kordos P., Experimental Study of the Gasoline Engine Operated in Spark Ignition and Controlled Auto-Ignition Combustion Modes.SAE Technical Paper 2009-01-2667, 2009.
• 4. Lavy J., Dabadie J.Ch., Angelberger Ch., Duret P., Willand J., Juretzka A., et al., Innovative ultra-low NOX controlled auto-ignition combustion process for gasoline engines: the 4-SPACE project. SAE Technical Paper 2000-01-1837, 2000.
• 5. SoyhanH.S., Yasar H., WalmsleyH., Head B., KalghatgiG.T., Sorusbay C., Evaluation of heat transfer correlations for HCCI engine modeling. Applied Thermal Engineering. Vol. 29, pp. 541–549, 2009.
• 6. Woschni G., A Universally Applicable Equation for the Instantaneous Heat Transfer Coefficient in the Internal Combustion Engine. SAETechnical Paper 670931, 1967.
• 7. Yao M., Zheng Z., Liu H., Progress and recent trends in homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines. Progress in Energy and Combustion Science, Vol. 35, pp. 398–437, 2009.