Analiza procesu spalania ubogich mieszanek paliw gazowych w silniku ZI

• Autorzy: Przybyła G. , Postrzednik S. , Żmudka Z.

Warianty tytułu

EN

The combustion process analysis of SI engine fuelled with lean air-gas mixture

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań teoretycznych i eksperymentalnych silnika spalinowego o zapłonie iskrowym, zasilanego ubogimi mieszankami gazu z powietrzem. Przeprowadzono obliczenia wartości opałowej mieszanki gazowo-powietrznej (e_d,v) dla wybranych paliw gazowych (gaz ziemny, biogaz, gaz z procesów zgazowania paliw stałych). Na podstawie własności tych paliw, określona została sprawność teoretycznego obiegu Otto, stosując zmienne wartości nadmiaru powietrza. Badania przeprowadzono na silniku o niskiej objętości skokowej. Tego typu silniki są stosowane w przemyśle motoryzacyjnym, a ze względu na niską cenę zakupu oraz koszty eksploatacji mogą być stosowane w układach kogeneracyjnych małej mocy. Głównym celem niniejszej pracy jest określenie parametrów silnika spalinowego ZI podczas spalania mieszanek ubogich. Jak wykazała analiza, największa różnica w wartościach (e_d,v) energii chemicznej mieszanki palnej dla analizowanych paliw występuje w zakresie mieszanek stechiometrycznych. W tym miejscu różnica Δ e_d,v pomiędzy gazem ziemnym, a przykładowym gazem ze zgazowania biomasy wynosi ok. 35%, podczas gdy w zakresie mieszanek ubogich różnica ta jest znacznie niższa. Dla bardzo wysokich wartości stosunku nadmiaru powietrza λ wspomniana różnica osiąga wartość „0”. Zaobserwowano wyraźny wpływ stosunku nadmiaru powietrza na nierównomierność pracy silnika bazującego na średnim ciśnieniu indykownym (COV_IMEP). Wartości tego wskaźnika rosną ze wzrostem stosunku nadmiaru powietrza. Uzyskane wyniki kształtują się na dopuszczalnym poziomie ze względu na zastosowanie silnika w układzie CHP i osiągają wartość poniżej 5%.

EN

In this paper the results of the theoretical and experimental study of an internal combustion engine, fuelled with lean air – gas mixtures, are presented. Calorific value of air-fuel mixture were calculated for several chosen gaseous fuels such as: natural gas, landfill gas, and producer gas. Based on these fuels, the performance of a theoretical Otto cycle was investigated using variable air excess values. The experiments were carried out on a petroleum engine with a low engine displacement. A typical SI engine was selected in order to evaluate the potential application of a gaseous fuel (i.e. natural gas). These types of engines are widely available and commonly used in the automotive sector because of low purchase prices and operating costs. It is expected that after minor modifications, the engine can easily operate in a low power co-generation mode. The main objective is to evaluate the performance of the engine under lean air/fuel mixture conditions. The analysis shows that the most significant difference in the calorific value of air fuel mixture (e_d,v) for chosen fuels is occured for stoichiometric mixtures. At this point the difference Δ e_d,v between natural gas and the producer gas is about 35%, while for the lean mixtures the difference is much less. The slight impact of air excess ratio on COV_IMEP was noticed. The value decreases insensibly with air excess ratio decreasing. Obtained results are located at acceptable levels for power generation sources and are less than 5 %.

Słowa kluczowe

PL

silnik spalinowy ZI; gaz ziemny; gaz ze zgazowania biomasy; sprawność wewnętrzna; mieszanka uboga

EN

spark ignition engine; SI engine; natural gas; producer gas; indicated efficiency; lean mixture

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Combustion Engines
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 52, nr 3
• Strony: 371--378
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., wykr., pełen tekst na CD

Twórcy

autor

Przybyła G.

• Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej w Gliwicach

autor

Postrzednik S.

• Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej w Gliwicach

autor

Żmudka Z.

• Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej w Gliwicach

Bibliografia

• [1] Berggren M., Ljunggren E., Johnsson F., Biomass co-firing potentials for electricity generation in Poland-Matching supply and co-firing opportunities, Biomass and Bioenergy 32 (2008 ), 865–879.
• [2] Igliński B., Iglińska A., Kujawski W., Buczkowski R., Cichosz M., Bioenergy in Poland, Renewable and Sustainable Energy Reviews 15 (2011) 2999–3007.
• [3] Leszczynski, S.; Brzychczyk, P.; Sekula, R., Review of biomass as a source of energy for Poland, Energy Sources, v 19, n 8, 845-50, Oct. 1997; ISSN: 0090-8312.
• [4] Bade Shrestha S.O., Narayanan G., Landfill gas with hydrogen addition – A fuel for SI engines, Fuel 87 (2008) 3616-3626.
• [5] Adhikari B.K., Barrington S.F., Martinez J. , Predicted growth of world urban food waste and methane production , Waste Management & Research 24 (2006): 421-433.
• [6] Ising M., Gil J., Unger Ch. Gasification of biomass in a circulating fluidized bed with special respect to tar reduction, 1st World Conference and Exhibition on Biomass for Energy and Industry, 5 - 9 June 2000; Sevilla, Spain.
• [7] G. Przybyła, S. Postrzednik, Celowość stosowania algorytmów gazu rzeczywistego w analizie parametrów obiegu silnika spalinowego, Journal of Kones 2007.