Addition of CNG and reformer gas to the gasoline fuelled SI-engine

• Autorzy: Czerwiński J. , Comte P.

Warianty tytułu

PL

Dodatek CNG i gazu reformowanego do silników ZI zasilanych benzyną

• Konferencja: Międzynarodowa Konferencja Motoryzacyjna Konmot-Autoprogres (23-26.09.2004 ; Zakopane, Polska)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Addition of gaseous fuels to the gasoline fuelled SI-engine offers several potentials of improvements, like: cold start without enrichment, lower engineout emissions, in certain cases better strategy of catalyst heating. In the present work some results of investigations with addition of compressed natural gas CNG and of H2-containing reformer gases are presented. Two engines were fuelled with different compositions of H2-CO-CO2-N2 mixtures as model gases for methanol-, or gasoline- reformed fuels. The investigations were performed at warm, stationary, part load operation. Due to the presence of hydrogen the reformer gas causes more advantages, than CNG. It lowers the gaseous emission components, shortens the combustion duration, increases the combustion stability and enables much more expanded lean-limits and EGR limits. The passive components of the reformer gas (CO2, N2) have similar influence on NOx-reduction as the internal EGR. Due to a very low stoichiometric air requirement the reformer gas enables a dethrottling of the engine at part load and consequently an improvement of efficiency.

PL

Dodatek paliw gazowych do zasilanych benzyną silników ZI powoduje szereg potencjalnych ulepszeń, takich jak: zimny start bez wzbogacania, niższy poziom emisji i w pewnych przypadkach lepszą strategię podgrzewania katalizatora. W pracy przedstawiono pewne rezultaty badań z dodatkami sprężonego gazu ziemnego CNG i gazów reformowanych zawierających H2. Dwa silniki byty zasilane różnymi mieszaninami H2 - CO - CO2 - N2 jako gazy modelowe dla metanolowych i benzynowych reformowanych paliw. Badania były prowadzone w warunkach nagrzania, stacjonarnych, z częściowym obciążeniem. Z powodu obecności wodoru gaz reformowany zapewniał więcej korzyści niż CNG. Obniżał on emisję składników gazowych, skracał czas spalania, poprawiał stabilność spalania i umożliwiał znaczne rozszerzenie ograniczeń dla mieszanek ubogich i ograniczeń EGR. Pasywne składniki gazu reformowanego (CO2, N2) posiadały podobny wpływ na redukcję NOx jak wewnętrzny EGR. Z powodu bardzo niskiego stechiometrycznego wymagania dla powietrza gaz reformowany umożliwia oddławienie silnika przy częściowych obciążeniach i w konsekwencji prowadzi do poprawy sprawności.

Słowa kluczowe

EN

addition of gaseous fuels to SI engine

PL

dodatek paliw gazowych do silników ZI

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 101, z. 6-M/1
• Strony: 199--215
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Czerwiński J.

• University of Applied Sciences, Biel-Bienne, Switzerland

autor

Comte P.

• University of Applied Sciences, Biel-Bienne, Switzerland

Bibliografia

• [1] Bach Ch., Heeb N., Mattrel P., Mohr M., Wirkungsorientierte Bewertung von Automobilabgasen. EMPA, Switzerland, Ber. Nr. 160'928/2, Januar 1998.
• [2] Kubesh J. T., Podnar D. J., Ultra Low Emissions and High Efficiency from an On-Highway Natural Gas Engine, SAE Paper 981394, South west Research Institute.
• [3] Maier F., Müller P., Heck E.; Langen P., Erdgasmotorkonzept mit EZEV-Potential, BMW, MTZ 58(1997)9, S. 544.
• [4] Heck E., Langen P., Potential of Natural Gas Powertrain to meet EZEV-Standards, 18. Intern. Wiener Motorensymposium 97, VDI Reihe 12, Nr. 306, Band 1, S. 327.
• [5] Stodart, A., Aitchison, I., Lapetz, J., Emissions Performance of Bifuel CNG and Bi-fuel LPG Passenger Cars Using Sequential Multipoint Injection Systems, SAE Technical Paper 2001-01-1195.
• [6] Allgeier T., Klenk M., Landenfeld T., Motorsteuerung für Erdgasfahrzeuge. Robert Bosch GmbH, 3. IAV-Symposium 2001, Berlin.
• [7] Allgeier T., Klenk M., Landenfeld T., Bewertung alternativer Krafistoffe für den Einsatz im Kraftfahrzeug. Robert Bosch GmbH, VDI-Tagung Innovative Fahrzeug- antriebe 2002, Dresden.
• [8] Czerwinski J., Comte P., Janach W., Zuber P., Sequential Multipoint Trans-Valve-Injection for Natural Gas Engines, SAE Technical Paper 1999-01-0565.
• [9] Czerwinski J., Comte P., Influences of Gas quality on a Natural Gas Engine, SAE Technical Paper, 2001-01-1194.
• [10] Czerwinski J., Comte P., Zimmerli Y., Investigations of the Gas Injection System on a HD-CNGEngine, SAE Technical Paper 2003-01-0625.
• [11] Brünemann R., Holder E., Kemmler R, et al., Influence of Highly Volatile Startfuel on the Exhaust Emissions of Spark Ignition Engines for Passenger Cars, Daimler Chrysler AG, 4th Stuttgart International Symposium, Feb. 2001, p. 85.
• [12] Delorome Th., Gauducheau J.L., Modélisation & Expérimentation de l'effet d'ajout d'hydrogène dans les moteurs au gaz naturel : recul de la limite pauvre, Société des Ingénieurs Automobile SIA 980108.
• [13] Kirwan J., Quader A., Grievre M., Advanced Engine Management Using On-Board Gasoline Partial Oxidation Reforming for Meeting Super-ULEV (SULEV) Emissions Standards. Delphi Automobile Systems, SAE Techn. Paper 1999-01-2927.
• [14] Kirwan J., Quader A, Grievre M., Fast Start-Up on-Board Gasoline Reformer for Near Zero Emissions in Spark-Ignition Engines, Delphi Automobile Systems, SAE Techn. Paper 2002-01-1011.
• [15] Shudo T., Tsuga K., Nakajima Y., Combustion Characteristics of H2-CO-CO2 Mixture in an IC Engine. Musashi Inst. of Technology, JATCO Transtechnology Co. SAE Techn. Paper 2001-01-0252.
• [16] Hardmeier T., Müllhaupt F., Wasserstoffbeimischung zur Erweiterung der Magerlaufgrenze eines 1-Zyl. Ottomotors, Projektarbeit, Verbrennungsmotoren 00/01, FH Biel, CH.
• [17] Rizzo G., Schaller M., Untersuchungen an Ottomotoren mit Gasbetrieb, Projektarbeit, Verbrennungsmotoren 2001, FH Biel, CH.
• [18] Nussbaumer M., Neuenschwander W., Grundsatzuntersuchungen der Verbrennung und Emissionen eines 4 Takt Motors mit Benzin - Gas - Betrieb, Diplomarbeit, Verbrennungsmotoren 2002, FH Biel, CH.