Heat release in a direct fuel injection SI two-stroke engine

• Autorzy: Mitaniec W. , Forma M.

Warianty tytułu

PL

Wydzielanie ciepła w dwusuwowym silniku ZI z bezpośrednim wtryskiem paliwa

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a new method of determination of heat release rate on the base of experimental test in a two-stroke engine with direct gasoline injection. The target of the work was achieving of information about implementation of approximated Viebe function in mathematical models and simulation computer programs of a combustion process in spark ignition two-stroke engine with direct fuel injection due to the lack of such data in the literature. The energy balance equations were derived in oeder todetermine of heat release rate on the base of pressure measurements in the cylinder and change of the cylinder volume in the function of angle of crankshaft rotation. The paper presents several examples of heat release and approximate function, for which variable coefficients of Viebe function were determined for certain rotational speeds at wide opening throttle. Pressure measurements were carried out on the engine Robin EC12 wit capacity 115 cm3. Determination of heat release and burned fuel rate was calculated by means of own computer program. The paper also presents the method of determination of variable specific heat coefficients in the function of crankshaft rotation, which are also used in modeling of the engine processes.

PL

Artykuł przedstawia nowy sposób określenia wydzielania się ciepła na podstawie badań eksperymentalnych pomiaru ciśnień w dwusuwowym silniku ZI z bezpośrednim wtryskiem benzyny. Celem pracy było otrzymanie informacji o implementacji aproksymowanej funkcji Wiebe w modelach matematycznych i programach symulacyjnych procesu spalania w dwusuwowym silniku o zapłonie iskrowym z bezpośrednim wtryskiem paliwa z powodu braku takich danych w literaturze. Wyprowadzono równania bilansu energii celem określenia wydzielania się ciepła na podstawie pomiarów ciśnienia oraz zmiany objętości cylindra w funkcji kąta obrotu wału korbowego. Przedstawiono kilka przykładów wydzielania się ciepła oraz aproksymowanych funkcji, dla których określono zmienne współczynniki Wiebe dla wybranych prędkości obrotowych i pełnego otwarcia przepustnicy. Badania pomiaru ciśnień w cylindrze zostały przeprowadzone na silniku Robin EC12 o pojemności skokowej 115 cm3. Określenie wydzielania się ciepła i stopnia spalania paliwa było obliczane za pomocą własnego programu komputerowego. Artykuł przedstawia również sposób określenia zmiennych współczynników ciepeł właściwych w funkcji obrotu wału korbowego, które również są wykorzystywane w modelowaniu procesów silnikowych.

Słowa kluczowe

EN

transport; two-stroke engines; direct fuel injection; heat release

PL

transport; silniki dwusuwowe; bezpośredni wtrysk paliwa; wydzielanie się ciepła

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 50, nr 3
• Opis fizyczny: Pełny tekst na DVD, Bibliogr. 22 poz.

Twórcy

autor

Mitaniec W.

autor

Forma M.

• Faculty of Mechanical Engineering at Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Agawral A., Assanis D.: Multi-Dimensional Modeling of Natural Gas Ignition Under Compression Ignition Conditions Using Detailed Chemistry, SAE Paper 980136.
• [2] Amsden A.A. et al: KIVA: A Computer Program for Two- and Three-Dimensional Fluid Flows with Chemical Reactions and Fuel Sprays. Rept. LA-10245-MS, 1985.
• [3] Amsden A.A., O'Rurke P.J., Butler T.D.: KIVA-II - A Computer Program for Chemically Reactive Flows with Sprays, Los Alamos National Lab., LA-11560-MS, 1989.
• [4] Blair G. P.: Design and Simulation of Four-Stroke Engines, SAE R-161, Warrendale, 1980.
• [5] Chen Y.S., Kim S.W.: Computation of Turbulent Flows Using an Extended k-e turbulence closure model. NASA CR-179204, 1987.
• [6] Elshnawi M., Teodorczyk A.: Validation of detailed reaction mechanisms for simulations of combustion systems with gas injection, Journal of Kones, Vol. 9, No 1-2, Warsaw-Gdansk, 2002.
• [7] Faeth G. M.: Evaporation and Combustion of Sprays. Prog. Energy Comb. Sci., Vol. 9. pp 1-76, 1983.
• [8] Ghandi J.B. et al.: Investigation of the Fuel Distribution in a Two-Stroke Engine with an Air-Assisted Injector. SAE Paper 940394. SAE Int. Congress & Exp., Detroit, 1994.
• [9] Heywood J. B.: Internal Combustion Engine Fundamentals, Mc Graw-Hill, 1988.
• [10] Heywood J. B.: Combustion and its modeling in Spark Ignition Engines, International Symposium COMODIA 94, Paper C94-P001, 1994.
• [11] Higelin P., Mounaim-Rouselle C., Pajot O., Robinet C., Moreau B.: Flame Propagation in an SI Engine with a Non-Conventional Igniter, The Fourth International Symposium COMODIA 98, Paper C98-P341, 1998.
• [12] Ikeda Y., Nakajima T., Kurihara N.: Spray Formation of Air-Assist Injection for Two-Stroke Engine. SAE Paper 950271. SAE Int. Congress & Exposition, Detroit, 1995.
• [13] JANAF Thermochemical Tables, National Bureau of Standards Publication NSRDSNBS37, 1971.
• [14] Kuo T., Reitz R.: Three-dimensional computations of combustion in premixed-charge and direct-injected two-stroke engines. SAE paper 920425, 1992.
• [15] Melton L.A.: Exciplex-Based Vapor/Liquid Visualization Systems Appropriate for Automotive Gasolines. Report #1, Contract #27, Texas High Education Coordination Board. November 1990.
• [16] Mitianiec W.: Wtrysk paliwa w silnikach dwusuwowych małej mocy. Polska Akademia Nauk. Kraków, 1999.
• [17] Mitianiec W., Jaroszewski A.: Modele matematyczne procesów fizycznych w silnikach spalinowych małej mocy, Ossolineum, Wrocław-Warszawa-Kraków, 1993.
• [18] Nakano D., Suzuki T., Matsui M.: Gas Engine Ignition System for Long-Life Spark Plugs, SAE Paper 2004-32-0086 / 20044373, SETC Graz, 2004.
• [19] Sendyka B., Noga M.: Propagation of flame whirl at combustion of lean natural gas charge in a chamber of cylindrical shape, Combustion Engines, 2007-SC2, PTNSS , Bielsko Biała 2007.
• [20] Spalding D.B.: Combustion and Mass transfer, Pergamon Press, 1979.
• [21] Rassweiler G.M., Withrow L.: Motion Pictures of Engine Flames Correlated with Pressure Cards, SAE Paper 800131, Warrendale, 1980.
• [22] Vibe I.I.: Brennverlauf und Kreisproceß von Verbrennungs-motoren, VEB Technik, Berlin, 1970.