Carnotization of the power cycle of internal combustion reciprocating engine

• Autorzy: Mendera K. Z.

Warianty tytułu

PL

Karnotyzacja obiegu tłokowego silnika spalinowego

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Karnotyzacja obiegu silnika spalinowego tj. poszukiwanie sposobu podwyższenia jego sprawności może dotyczyć zarówno źródła górnego (sposobu doprowadzania ciepła) jak i dolnej przemiany odprowadzania ciepła Karnotyzacja źródła dolnego to wszelkie próby zmierzające do przedłużenia ekspansji czynnika roboczego. W pracy przedstawiono teoretyczną i numeryczną analizę wpływu przedłużenia ekspansji na sprawność i ciśnienie średnie obiegu silnikowego. Przeprowadzono analizę teoretyczną obiegu Atkinsona, a jej wyniki porównano z klasycznym obiegiem Sabathe. Dokonano także analizy obiegu Millera zarówno dla silnika niedoładowanego jak i doładowanego oraz zrealizowano badania symulacyjne obiegu doładowanego silnika z przedłużoną ekspansją. W obu przypadkach analizę przeprowadzono zarówno dla wczesne zamknięcie zaworu dolotowego jak i późnego zamknięcie zaworu dolotowego. Przeprowadzone badania usprawiedliwiają tezę, iż koncepcja przedłużonej ekspansji może być skutecznym sposobem karnotyzacji obiegu tłokowego silnika spalinowego. Główny wniosek wynikający z prezentowanego artykułu dotyczy sterowania kątem zamknięcia zaworu dolotowego, może być efektywnym sposobem oddziaływania na przebieg zmian temperatury czynnika roboczego i co powinno być przydatne dla ograniczania poziomu emisji tlenków azotu.

EN

There are two ways to increase the thermodynamic efficiency of the engine cycle known as the carnotization of the power cycle. The first is to ensure the highest possible maximum parameters and the second is to allow the working medium to expand further than in the standard cycle. This is known generally as the over-expansion or extended expansion cycle. This paper presents theoretical and numerical investigations into the effect of extended expansion on the thermal efficiency and mean effective pressure. The performance of an air standard Atkinson cycle was considered and compared to that of the Sabathe cycle. The Miller version of extended expansion air standard cycle was analysed for both naturally aspirated and supercharged engine. Additionally, the numerical simulation of supercharged engine was also carried out. In both cases, two inlet valve closing strategies were evaluated (Early Intake Valve Closure-EIVC and Late Intake Valve Closure - LIVC). From the present investigation it is concluded that the extended expansion concept is an effective way of the carnotization of the power cycle of internal combustion reciprocating engine. The main conclusion resultanting from presented paper deals controls of closing angle of inlet valve which is to be an effective way of influence on the course of temperature changes of the working charge and what should be useful for the level emission decreasing of nitrous oxides.

Słowa kluczowe

PL

obieg teoretyczny; obieg z przedłużoną ekspansją; obieg Atkinsona; obieg Millera; wczesne zamknięcie zaworu dolotowego; późne zamknięcie zaworu dolotowego

EN

Air Standard Cycle; Extended expansion cycle; Miller cycle; Atkinson cycle; Early Intake Valve Closure; Late Intake Valve Closure

• Wydawca: Łukasiewicz Research Network - Institute of Aviation ; European Science Society of Powertrain and Transport KONES Poland ; Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONES
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 14, No. 4
• Strony: 257--264
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys.

Twórcy

autor

Mendera K. Z.

• Politechnika Częstochowska Instytut Maszyn Tłokowych i Teorii Sterowania Al. Armii Krajowej 21, 42-200 Częstochowa, Poland tel.: [phone],

Bibliografia

• [1] Heywood, J. B., Internal Combustion Engine Fundamentals. McGraw-Hill series in mechanical engineering, McGraw-Hill, 1988.
• [2] Mendera, K. Z., Próba optymalizacji pracy silnika spalinowego poprzez wykorzystanie efektów przedłużonej ekspansji, W: Podstawy budowy silników spalinowych (pod red. S. Starucha). WKiŁ, Warszawa, str. 305-310, 1978.
• [3] Miller, R., Supercharging and internally cooling for high output, ASME Transactions 69 (1947) pp. 453–464.
• [4] Moran, M. J., Shapiro, H. N., Fundamentals of Engineering Thermodynamics, John Wiley & Sons, Inc. 2004 5th ed., 2004.
• [5] WAVE v5 Engine. Reference Manual. Ricardo 2002.