Effect of division of initial dose on combustion parameters of a dual fuel CI engine

• Autorzy: Stelmasiak Z.

Warianty tytułu

PL

Wpływ podziału dawki inicjującej na parametry spalania dwupaliwowego silnika o zapłonie samoczynnym

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Worsening of economic and environmental parameters of a dual fuel engine at partial engine loads results from protracted combustion of leaned gas-air mixture. This leads to reduction of overall efficiency and growth of CO and THC emissions. Such problems are difficult to solve in traction engines due to their frequent operation at partial loads and rapid changes of engine load and rotational speed. Negative effects of leaning of gaseous mixture can be partially diminished through division of initial dose and activation of combustion of gaseous mixture through delayed injection of additional portion of liquid fuel. In the paper are presented test results of experimental SB3.1 engine run on CNG with divided dose of the Diesel oil. There were analyzed overall efficiency and selected parameters of combustion process. Division of the dose influenced advantageously on parameters of the engine. The overall efficiency increased, while maximal pressure p_max, heat release rate (dQ/dα)_max, and pressure growth rate (dp/dα)_max decreased. The engine with divided dose operated more smoothly with less noise.

PL

Pogorszenie parametrów ekonomiczno-ekologicznych silnika dwupaliwowego przy częściowych obciążeniach wynika z przewlekłego spalania zubożonej mieszaniny gaz-powietrze . Prowadzi to do zmniejszenia sprawności ogólnej silnika i wzrostu emisji CO i THC. Problemy te są trudne do rozwiązania w silnikach trakcyjnych z uwagi na częstą pracę przy częściowych obciążeniach oraz szybkie zmiany w czasie obciążenia i prędkości obrotowej. Negatywne skutki zubożenia mieszaniny gazowej można częściowo zmniejszyć przez podział dawki inicjującej i aktywizację spalania mieszaniny gazowej poprzez opóźniony wtrysk dodatkowej porcji paliwa ciekłego. W pracy przedstawiono wyniki badań silnika badawczego SB3.1 zasilanego CNG i dzieloną dawką oleju napędowego. Analizie poddano sprawność ogólną i wybrane parametry spalania. Podział dawki korzystnie wpłynął na parametry silnika. Sprawność silnika wzrosła, natomiast zmniejszeniu uległy ciśnienie maksymalne p_max, szybkość wydzielania ciepła (dQ/dα)_max, szybkość przyrostu ciśnienia (dp/dα)_max. Silnik z dzieloną dawką pracował bardziej równomiernie i wykazywał mniejszą hałaśliwość.

Słowa kluczowe

EN

dose divided; gas; combustion parameters; heat release; ignition delay

PL

podział dawki paliwa; gaz; parametry spalania; wywiązywanie ciepła; opóźnienie zapłonu

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Combustion Engines
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 52, nr 3
• Strony: 12--24
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., wykr.

Twórcy

autor

Stelmasiak Z.

• Faculty of Mechanical Engineering and Computer Sciences at Technical University of Bielsko-Biala

Bibliografia

• 1. Badr O., Karim G.A., Liu B.: An examination of the flame spread limits in a dual fuel engine. Applied Thermal Engineering 19(1999) 1071–1080, 1999.
• 2. Saito H., Sakurai T.: Study on Lean Burn Gas Engine Ignited by Pilot Fuel Injection (Part 3). Annual Technical Report Digest Vol. 9, 1999.
• 3. Luft S.: Analiza wpływu dławienia powietrza zasysanego w dwupaliwowym silniku ZS zasilanym parami metanolu na jego parametry eksploatacyjne. Journal of Kones Internal Scientific Conference on Combustion Engines KONES'97, 1997.
• 4. Stelmasiak Z., Larisch J., Gilowski T., Matyjasik M.: Możliwości poprawy składu mieszaniny gazowej przez dławienie powietrza przy częściowych obciążeniach silnika dwupaliwowego. Archiwum Motoryzacji nr 1, s. 43–57, 2007.
• 5. Stelmasiak Z., Larisch J., Gilowski T., Matyjasik M.: The optimization of combustion process in a dual fuel engine with Common Rail and gas injection systems. International Congress on Combustion Engines PTNSS KONGRES-2007 „THE DEVELOPMENT OF COMBUSTION ENGINES”, 2007.
• 6. Matyjasik M.: Aktywizacja procesu spalania mieszaniny gaz-powietrze w silnikach dwupaliwowych przez podział dawki inicjującej oleju napędowego. Praca doktorska, Bielsko-Biała 2012.
• 7. Pietras D.: Evaluation the sound pressure level of the small CI engine. Combustion Engines SC1 (Powertrain, Design, Ecology&Diagnostics) 2009, s. 204–207.
• 8. Pietras D., Gilowski T., Knefel T.: A program to analyze the combustion process in diesel engine. Combustion Engines No. 3/2011 (146), ISSN 0138-0346.
• 9. Pietras D.: Evaluation of the fuel dose distribution on the combustion process in a small diesel engine. Combustion Engines No. 3/2011 (146), ISSN 0138-0346.
• 10. Liu Z., Karim G.A.: The Ignition Delay Period in Dual Fuel Engines. SAE Paper 950466, 1995.
• 11. Birch S.: Diesel: The fuel of the future. Automotive Engineering. May 2002.
• 12. Beroun S., Martins J.: The Development of Gas (CNG, LPG and H2) Engines for Buses and Trucks and their Emission and Cycle Variability Characteristics. SAE Paper 2001-01-0144.
• 13. Stelmasiak Z.: The Combustion Controlling in the Dual Fuel CI Engine by Pilot Dose Division. Combustion Engines No 3/2011.
• 14. Stelmasiak Z.: Possibility of Improvement of Some Parameters of Dual Fuel CI Engine by Pilot Dose Division. Journal of Polish Cimac, Vol. 6 No. 1, pp. 181–189, 2011.
• 15. Stelmasiak Z., Matyjasik M.: Możliwości wykorzystanie dwupaliwowego silnika ZS zasilanego głównie gazem ziemnym CNG w transporcie kołowym. Logistyka nr 3/2012.
• 16. Daisho Y., Takahashi K.: Controlling Combustion and exhaust emissions in a direct-injection diesel engine dual fueled with natural gas. SAE Paper 952436, 1995.
• 17. Stelmasiak Z., Matyjasik M.: Simulation of the combustion in a dual fuel engine with a divided pilot dose. Combustion Engines nr 4 (151), s. 43–54, 2012.
• 18. Stelmasiak Z.: Studium procesu spalania gazu w dwupaliwowym silniku o zapłonie samoczynnym zasilanym gazem ziemnym i olejem napędowym. Wydawnictwo ATH w Bielsku-Białej, Rozprawy naukowe Nr 5, Bielsko–Biała, 2003.
• 19. Stelmasiak Z., Matyjasik M.: Exhaust emissions of dual fuel self-ignition engine with divided dose. Combustion Engines No. 3/2013.