Technical and operating problems yielded from setting up the optimum value of geometric compression ratio in piston engines

• Autorzy: Woś P. , Jaworski A. , Kuszewski H. , Lejda K. , Ustrzycki A.

Warianty tytułu

PL

Uwarunkowania techniczne i eksploatacyjne związane z wyborem optymalnej wartości geometrycznego stopnia sprężania w silnikach tłokowych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article discusses the problem of choosing the optimal compression ratio value in internal combustion engines at their design phase, according to today's development trends toward high economy and ecology of road transportation and the divers' expectations in vehicle use and performance. Because the variable compression ratio technology VCR is not yet developed well enough to be implemented into the mass production of engines in the near future, the choice of compression ratio value is always a serious task for constructors to find a compromise between the functional engine properties, operational characteristics, engine efficiency, the powertrain design complexity, and finally the exhaust emission level. Therefore, the paper examines the impact of the compression ratio on the combustion engine parameters mentioned above and presents some innovative designs, where the settings of the compression ratio value beyond the conventional range is connected with using additional solutions in design structure and control systems, with modifications corresponding to the working process in these engines.

PL

W artykule omówiono problem wyboru optymalnej wartości stopnia sprężania przy konstruowaniu silników spalinowych, zgodnie z trendami rozwojowymi w zakresie spełnienia wskaźników ekonomiki i ekologii transportu drogowego oraz ze współczesnymi oczekiwaniami użytkowników pojazdów w zakresie ich osiągów i eksploatacji. Ponieważ technologia zmiennego stopnia sprężania VCR (ang. Variable Compression Ratio) nie jest jeszcze na tyle zaawansowana, aby można było oczekiwać w najbliższym czasie jej wdrożenia do produkcji seryjnej, wybór wartości stopnia sprężania jest dla konstruktorów zawsze zadaniem znalezienia kompromisu pomiędzy założonymi parametrami użytkowymi, cechami eksploatacyjnymi, sprawnością silnika, złożonością konstrukcji i poziomem emisji szkodliwych składników spalin. W artykule przedstawiono zatem przeanalizowany wpływ wartości stopnia sprężania na wymienione wyżej parametry silników spalinowych oraz podano przykłady innowacyjnych konstrukcji, w których ustalenie wartości stopnia sprężania poza konwencjonalnym zakresem uwarunkowane jest zastosowaniem dodatkowych rozwiązań konstrukcyjnych i systemów sterujących, odpowiednio modyfikujących przebieg procesu roboczego w tych silnikach.

Słowa kluczowe

EN

compression ratio; variable compression ratio engine; VCR; Variable Compression Ratio

PL

stopień sprężania; silnik o zmiennym stopniu sprężania; VCR

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Combustion Engines
• Rocznik: 2016
• Tom: R. 55, nr 1
• Strony: 3--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Woś P.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics at Rzeszów University of Technology

autor

Jaworski A.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics at Rzeszów University of Technology

autor

Kuszewski H.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics at Rzeszów University of Technology

autor

Lejda K.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics at Rzeszów University of Technology

autor

Ustrzycki A.

• Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics at Rzeszów University of Technology

Bibliografia

• [1] Abramek K.F. Zmiana stopnia sprężania i jej wpływ na właściwości rozruchowe silników z zapłonem samoczynnym. Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie, nr 10/2006.
• [2] EUCAR R&D for Europe, The European Council for Automotive R&D Conference, 2006, www.eucar.be.
• [3] Habermann K. Demonstration Vehicle with Continuously Variable Compression Ratio (VCR). FEV Magazine “Spectrum”, Issue 22, 2003: www.fev.com.
• [4] Hitomi M., Nakai E., Terazawa Y., Takamatsu H., Shimo D. Development of a New Generation Clean Diesel Engine (2.2L) which Achieves both Driving Pleasure and Environmental Performance – Realization of a concept for ultra-low compression ratio of 14.0. Mazda Motor Corporation, 2013.
• [5] http://mechanical tech.jp/book/export/html/4810.
• [6] Kuleshov A.S. Use of Multi-Zone DI Diesel Spray Combustion Model for Simulation and Optimization of Performance and Emissions of Engines with Multiple Injection. SAE Technical Paper No. 2006-01-1385, SAE International, Warrendale, PA, USA, 2006.
• [7] Kuleshov A.S. Diesel-RK Engine Simulation Software User Manual. Moscow 2004.
• [8] Mazda Motor Corporation Tech Newsletters: http://www.mazda.pl.
• [9] MCE-5 Development Tech Newsletters: www.mce-5.com.
• [10] Rault A. Mid and Long Term Powertrains Evolution. Presentation at EUCAR Conference, 2002.
• [11] Scheidt M., Lang M. Pure Efficiency. Developing combusting engines from the perspective of a supplier. 10th Schaeffler Symposium, April 3/4–2014, Schaeffler Technologies AG & Co. KG, 2014.
• [12] Woś P., Balawender K., Jakubowski M., Kuszewski H., Lejda K., Ustrzycki A. Design of Affordable Multi-Cylinder Variable Compression Ratio (VCR) Engine for Advanced Combustion Research Purposes. SAE Technical Paper No. 2012-01-0414, SAE International, Warrendale, PA, USA, 2012.
• [13] Woś P., Jakubowski M. Silnik tłokowy o zmiennym stopniu sprężania. Zgłoszenie patentowe nr P.389951 z dnia 18-12-2009 r. Biuletyn Urzędu Patentowego RP, nr 13/2011 (978), Warszawa 2011.
• [14] Woś P. Procesy spalania niskotemperaturowego w silnikach tłokowych, [w:] Lejda K. (red.): Systemy i środki transportu samochodowego – wybrane zagadnienia. Seria: Transport, nr 3, Oficyna Wyd. Politechniki Rzeszowskiej, s. 229-234, Rzeszów 2012.
• [15] Zabłocki M. Wtrysk i spalanie w silnikach wysokoprężnych. WKiŁ, Warszawa 1976.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.