Geneza pulsacji ciśnienia spalania w silniku tłokowym zasilanym benzyną lub wodorem

• Autorzy: Szwaja S.

Warianty tytułu

EN

Origin of combustion pressure oscillations in both a gasoline - and a hydrogen-fueled internal combustion engine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule omówiono różne przypadki generacji pulsacji ciśnienia występujących podczas spalania wodoru i benzyny w tłokowym silniku spalinowym z zapłonem iskrowym. Przedstawiono pulsacje ciśnienia powstające w wyniku prawidłowo zachodzącego przebiegu spalania, jak również powstające podczas nieprawidłowego przebiegu spalania mającego miejsce w końcowej fazie spalania i objawiającego się spalaniem stukowym lub tzw. "twardym biegiem" silnika. Skoncentrowano się na przebiegach spalania, które były inicjowane kontrolowanym zapłonem iskrowym. Pulsacje ciśnienia występujące w silniku przedstawiono jako proces losowy. Pomimo losowości procesu wartość średnia intensywności pulsacji zależy od takich parametrów silnika jak: stopień sprężania, temperatura gazów mieszanki dolotowej, kąt zapłonu, współczynnik nadmiaru powietrza bądź stopień recyrkulacji spalin. W artykule opisano także przyczyny i poddano dyskusji mechanizmy prowadzące do spalania stukowego w silniku zasilanym wodorem.

EN

Highly intensified pressure pulsations arc symptoms of improper combustion in an internal combustion engine. Particularly they are present in the spark ignited engine at the end combustion phase when the air-fuel mixture can be self-ignited or ignited by hot spots. Apart from the in-cylinder pressure pulsations of high intensity, pulsations of soft intensity and lower amplitude can be also observed during combustion process. They are formed as result of typical instabilities accompanying proper combustion. Several types of pressure oscillations and their generation in both a hydrogen and a gasoline fueled internal combustion engine have been presented in this paper. The paper focuses on pressure pulsations from combustion process initiated by a sparking plug ignition. Pressure pulsations from proper and improper combustion as spark knock and rumble have been examined. It was found that the intensity of pressure pulsations for consecutive combustion events is the random process, however. the mean pulsation intensity is satisfactory inline with engine working parameters as the compression ratio, temperature of the intake, spark advance and combustible mixture dilution. Various scenarios for combustion knock caused by combustible mixture self-ignition at the end combustion phase have been also considered in the paper.

Słowa kluczowe

PL

spalanie stukowe; mieszanka benzynowa; mieszanka wodorowo-powietrzna; samozapłon

• Wydawca: Polski Instytut Spalania
• Czasopismo: Archiwum Spalania
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 10, nr 1-2
• Strony: 27--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szwaja S.

• Politechnika Częstochowska, Instytut Maszyn Tłokowych i Techniki Sterowania, ul. Armii Krajowej 21,42-200 Częstochowa, tel.: [phone], fax: [phone],

Bibliografia

• [1]. Cowart J.S., Haghgooie M., Newman C.E., Davis G.C., Pitz W.J., Westbrook C.K.: The Intensity of Knock in an Internal Combustion Engine: An Experimental and Modeling Study: SAE Technical Paper 922327, 1992.
• [2]. Griffiths J.F., MacNamara J.P., Sheppard C.G.W., Turton D.A., Whitaker, B.J.: The relationship of knock during controlled autoignition to temperature inhomogeneities and fuel reactivity, Fuel, 81, 2219-2225 (2002).
• [3]. Jarosiński J., Veyssiere B.: Combustion Phenomena: Selected Mechanisms of Flame Formation, Propagation, Taylor & Francis Group, 2009.
• [4]. Teodorczyk A.: Scale effects on hydrogen-air fast deflagrations and detonations in small obstructed channels, Journal of Loss Prevention in the Process Industries 21 (2008) 147-153.
• [5]. Lee J.H., Knystautas R., Yoshikawa N.: Photochemical initiation of gaseous detonations, Acta Astronautica 5 (1978) 971-982.
• [6]. Kawahara N., Tomita E.: Visualization of auto-ignition and pressure wave during knocking in a hydrogen spark-ignition engine, International Journal of Hydrogen Energy, 34, (2009), 3156-3163
• [7]. Naber J.D., Szwaja S.: Statistical Approach To Characterise Combustion Knock In The Hydrogen Fuelled SI Engine, 33th European Congress Kones 2007, Journal of Kones - Powertrain and Transport, Warsaw 2007, Vol. l4, No.3, pp.443-450.
• [8]. Szwaja, S., Bhandary, K.R., Naber, J.D.: Comparisons of Hydrogen and Gasoline Combustion Knock in a Spark Ignition Engine, 2007, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 32/18, pp.5076-5087.