Results of the investigation of the piston engines with the catalytic prechamber

• Autorzy: Łapucha R.

Warianty tytułu

PL

Wyniki badań silników tłokowych z katalityczną komorą wstępną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In the present work it is proposed to improve the efficiency of an Otto engine by a substantial increase of the compression ratio, the use of a lean mixture and the application of the prechamber with a catalytic insert. For experiments the single cylinder Diesel engine ICA90 was selected. Modification of Diesel engine to the Otto cycle was performed, by replacing the fuel injector with prechamber, equipped with the catalytic insert and with the non catalytic steel insert. As a fuel ignition plug. For this configuration of the engine the geometric compression ratio was in the range [eta]=15.0-15.4. The modified engine operates stable both with injection of the fuel to the collector and with direct injection of the fuel to the cylinder. Experiments were performed with three different catalysts (Ni, Pt and NiCr) and with the non catalytic steel insert. As a fuel unleaded gasoline with two different octane numbers: ON98 and ON95 were used. The specific fuel consumption of the engine with Ni catalytic insert was lower then for basic Diesel engine ICA90 in the whole range of the engine speed.

PL

Przedstawiono możliwości zwiększenia sprawności silnika w obiegu Otto przez znaczący wzrost stopnia sprężania, użycie ubogich mieszanek i zastosowanie komory wstępnej z wkładką katalityczną. Do badań wybrano jednocylindrowy silnik wysokoprężny 1CA90. Modyfikację silnika wysokoprężnego do obiegu Otto przeprowadzono przez zastosowanie, w miejsce wtryskiwacza oleju napędowego, komory wstępnej wyposażonej we wkładkę katalityczną i świecę zapłonową. Dla tego układu silnika stopień geometryczny sprężu zawierał się w przedziale [eta] = 14,4-15,0. Zmodyfikowany silnik działał stabilnie, tak z układem wtrysku paliwa do kolektora, jak i z bezpośrednim wtryskiem paliwa do cylindra. Badanie przeprowadzono trzema rodzajami katalizatorów (Ni, Pt i NiCr) i dla porównania z wkładką ze stali niskowęglowej. Jako paliwo używano benzyny bezołowiowej o różnych liczbach oktanowych LO98 i LO95. Wersja silnika z wkładką katalityczną Ni wykazała niższe jednostkowe zużycie paliwa niż dla wyjściowego silnika wysokoprężnego w całym zakresie prędkości obrotowej silnika.

Słowa kluczowe

EN

engine; modification; tests

PL

silnik tłokowy; modyfikacja; badania

• Wydawca: Wydawnictwa Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Instytutu Lotnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Lotnictwa
• Rocznik: 2002
• Tom: z. 3-4 (170-171)
• Strony: 106--124
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łapucha R.

• Institute of Aviation

Bibliografia

• [1] Ricardo and Company Engineers (1927) LTD: A Study of Stratified Charge for Light Duty Power Plants. 1975.
• [2] Openheim A. K.: Pulsed Jet Combustion - Its Past, Present and Future. Archivum Combustionis. 11.3-18, 1991.
• [3] Houdry E. (1954) United States Patent2,632,296. Filed March 1954
• [4] Pfefferle W. (1975): Catalytic Engine Apparatus. United States patent 3.923, 011, filed December 1975.
• [5] Haskell, W. and Legate C.: Exhaust Hydrocarbon Emissions from Gasoline Engines-Surface Phenomena. SAE paper 720255. 1975.
• [6] Rychter T., Saragih R., Leżański T., Wójcicki S.: Catalytic Activation of a Charge in a Prechamber of a SI Lean-Burn Engine. Eighteen Symposium (International) on Combustion, pp. 1815-1824, 1981.
• [7] Beyerlein S. W., Wójcicki S.: A Lean-Burn Catalytic Engine. SAE Technical Paper Series. No 880574, 1988.
• [8] Jones R. L. (1997): Catalytic Combustion Effects in internal Combustion Engines. Combust. Sci. and Tech., 1997, Vol. 129, pp. 185-195.
• [9] Jarosiński J., Łapucha R., Mazurkiewicz J.: Combustion in Internal Combustion Engine. 3rd Asia-Pacific International Symposium on Combustion and Energy Utilization, 1995.
• [10] Jarosiński J., Łapucha R., Mazurkiewicz J.: Investigation of a Lean-Burn Piston Engine with Catalytic Prechamber. SAE paper 960083, 1996.
• [11] Jarosiński J., Łapucha R., Mazurkiewicz J.: Combustion in a Lean-Burn Piston Engine with Catalytic Prechamber. 4rd Asia-Pacific International Symposium on Combustron and Energy Utilization, 1997.
• [12] Łapucha R., Mazurkiewicz J.: Investigation of the Torch-Ignition in a Lean- Burn Internal Combustion Engine with Catalytic Prechamber. 17th International Colloquium on the Dynamics of Explosions and Reactive Systems. July 25-30, 1999, Heidelberg, Germany.
• [13] Jarosiński J., Łapucha R., Mazurkiewicz J., Wójcicki S.: Combustion System of a Lean-Burn Piston Engine with Catalytic Prechamber. SAE Technical Paper, 2001-01-1186.
• [14] Brettschneider J.: Berechnung des Luftverhaltnisses von Luft-Kraftstoff-Gemischen und Einflusses von Messfehlern aufk. Bosch Techn. Berichte 6 (1979) 4.
• [15] Simons W.: Gteichungen zur Bestimmung der Luftzah bei Ottomotoren. MTZ, 1985, 7/8.
• [16] Łapucha R., Jarosiński J., Mazurkiewicz J.: The study of the catalytic properties of the hydrocarbon gases and the vapors of the liquid fuels in air. 2001.
• [17] Jarosiński J., Łapucha R., Mazurkiewicz J., Szrajer M.: Wyniki Badań Systemów Katalitycznego Spalania w Silnikach Tłokowych. Sprawozdanie I. Lot. 1994.
• [18] Łapucha R., Jarosiński J., Mazurkiewicz J.: Wpływ recyrkulacji Gazów Wylotowych (EGR) na Charakterystyki Tłokowego Silnika Spalinowego. IV Sympozjum EKODIESEL' 98.
• [19] Łapucha R., Jarosiński J., Mazurkiewicz J., Zawadzki A.: Wpływ recyrkulacji spalin na emisją składników toksycznych silnika tłokowego z katalityczną komorą wstępną. XVII Zjazd Termodynamików, Kraków 1999.
• [20] Łapucha R. i in.: Badania Katalitycznego Wspomagania Zapłonu i Procesów Spalania w Silniku Tłokowym. Sprawozdanie Instytutu Lotnictwa BT1. 329/97
• [21] Łapucha R. i in.: Badania Perspektywicznego Systemu Spalania Silnika o Zapłonie Iskrowym. Sprawozdanie Instytutu Lotnictwa BE 1 /3867 2001.
• [22] Łapucha R., Jarosiński J.: Torch-Ignition in a Lean-Burn I. C. Engine with Catalytic Prechamher. 17-th International Symposium on Combustion Processes, Poznań, 2001, Poland.

Uwagi

This research was sponsored by the Grant No. 9 TI 2D 021 8 provided by the Committee for Scientific Research, Poland.