An analysis of efficiency and exhaust emission of the gasoline spray-guided engine

• Autorzy: Hunicz J. , Niewczas A. , Kordos P. , Gęca M.

Warianty tytułu

PL

Analiza sprawności oraz emisji spalin silnika benzynowego z tworzeniem mieszanki za pomocą strugi wtryskiwanego paliwa

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A combustion system of spark ignition engine, which utilizes spray-guided mixture formation enables combustion of extremely lean mixtures. High rate of mixture stratification results in reduction of fuel consumption and exhaust emission in comparison to homogeneous charge combustion. This study presents results of research of the gasoline spray-guided spark ignition engine. Experiments were performed on the BMW N43B20 engine equipped with a high-pressure gasoline injection system with piezoelectric injectors. Research was done with the use of two methods of mixture formation; preparation of homogeneous charge and stratified charge. The engine was operated at whole range of rotational speed and load. Operation in the stratified charge mode showed 20% increase of thermal efficiency versus the homogeneous charge in the range of low and middle engine load and rotational speed. Additionally, fuel consumption and exhaust emissions were analyzed at variable air excess ratio.

PL

Systemy spalania w silnikach o zapłonie iskrowym, które wykorzystują tworzenie mieszanki w cylindrze za pomocą strugi (ang. spray-guided) umożliwiają spalanie bardzo ubogich mieszanek. Znaczny stopień uwarstwienia ładunku pozwala na obniżenie zużycia paliwa oraz emisji toksycznych składników spalin w porównaniu do silników spalających mieszankę homogeniczną. W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań silnika benzynowego o zapłonie iskrowym z tworzeniem mieszanki za pomocą strugi wtryskiwanego paliwa. Eksperymenty zrealizowano na silniku BMW N43B20 wyposażonym w układ wysokociśnieniowego wtrysku benzyny wykorzystujący wtryskiwacze piezoelektryczne. Badania przeprowadzono przy dwóch sposobach tworzenia mieszanki; przygotowaniu mieszanki homogenicznej, oraz przy tworzeniu mieszanki uwarstwionej. Badania prowadzone były w pełnym zakresie prędkości obrotowej i obciążenia silnika. Praca silnika w trybie spalania ładunku uwarstwionego pozwoliła na wzrost sprawności cieplnej o 20% w porównaniu do spalania mieszanki homogenicznej w zakresie małych i średnich prędkości obrotowych i obciążeń. Ponadto przeprowadzono badania zużycia paliwa oraz emisji toksycznych składników spalin przy zmiennym współczynniku nadmiaru powietrza.

Słowa kluczowe

EN

gasoline direct injection; spray guided

PL

bezpośredni wtrysk benzyny; tworzenie mieszanki za pomocą strugi

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 50, nr 3
• Opis fizyczny: Pełny tekst na DVD, Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Hunicz J.

autor

Niewczas A.

autor

Kordos P.

autor

Gęca M.

• Faculty of Mechanical Engineering at Lublin University of Technology

Bibliografia

• [1] Alkidas A.C.: Combustion advancements in gasoline engines. Energy Conversion and Management, Vol. 48, pp. 2751-2761, 2007.
• [2] Alkidas A.C., El Tahry S.H.: Contributors to the fuel economy advantage of DISI engines over PFI engines. SAE Technical Paper 2003-01-3101, 2003.
• [3] BMW A.G.: Technical note: FUB FB-120011-A07 Stratified-charge operation with direct fuel injection, 2007.
• [4] Eichlseder H., Baumann E., Müller P., Rubbert S.: Gasoline direct injection - a promising engine concept for future demands. SAE Technical Paper 2000-01-0248, 2000.
• [5] Heywood J.: Internal combustion engine fundamentals. McGraw-Hill Book Company, 1988.
• [6] Itoh T., Liyama A., Muranaka S., Takagi Y.: Combustion characteristics of a direct injection stratified charge S.I. engine. JSAE Review, Vol. 19, pp. 217-222, 1998.
• [7] Kramer F., Schwartz Ch., Witt A.: Effect of compression ratio on the combustion of a pressure charged gasoline direct injection engine. SAE Technical Paper 2000-01-0250, 2000.
• [8] Krebs R., Pott E., Kreuzer T.P., Göbel U., Glück K.H.: Exhaust gas aftertreatment of Volkswagen FSI fuel stratified injection engines. SAE Technical Paper 2002-01-0346, 2002.
• [9] Kulzer A., Kufferath A., Christ A., Hathout J.P., Knopf M., Benninger K.: Controlled auto-ignition. Auto Technology, Vol. 7, pp. 56-59, 2007.
• [10] Preussner C., Döring C., Fehler S., Kampmann S.: GDI: Interaction between mixture preparation, combustion system and injector performance. SAE Technical Paper 980498, 1998.
• [11] Schwartz Ch., Schünemann E., Durst B., Fischer J., Witt A.: Potentials of the spray guided BMW DI combustion system. SAE Technical Paper 2006-01-1265.
• [12] Yamamoto S., Tanaka D., Takemura J., Nakayama O., Ando H.: Mixing control and combustion in gasoline direct injection engines for reducing cold-start emissions. SAE Technical Paper 2001-01-0550.
• [13] Zhao F., Lai M.C., Harrington D.L.: Automotive spark-ignited direct-injection gasoline engines. Progress in Energy And Combustion Science, Vol. 25, pp. 437-562, 1999.