Numerical modelling of combustion in SI engine fuelled with methane

• Autorzy: Kociszewski A.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne procesu spalania w silniku ZI zasilanym metanem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Results of numerical analysis of methane and gasoline combustion in multipoint ignition SI engine are presented in the paper. Work parameters of engine fuelled with methane lean mixtures of λ = 1.45 and 1.8 for three configurations of spark plugs (one, two and four active spark plugs) are compared. These configurations were chosen taking into consideration earlier research concerning numerical modelling and experiments. The results of carried out analysis proved that using two spark plugs at air excess number λ = 1.8 caused that engine work parameters are similar to case of mixtures of λ = 1.45 with one spark plug configuration. Simultaneously, the emission of nitric oxide was decreased more than eight times and the concentration of carbon dioxide in exhaust gases was 20% lower.

PL

W artykule przedstawiono wyniki analizy numerycznej procesu spalania metanu w silniku ZI z zapłonem wielopunktowym. Porównano parametry pracy silnika zasilanego ubogimi mieszankami metanu o λ = 1,45 oraz 1,8 dla trzech konfiguracji świec zapłonowych: jedna, dwie oraz cztery pracujące świece zapłonowe. Konfiguracje te wybrano, biorąc pod uwagę wcześniejsze prace związane z modelowaniem oraz eksperymentem. Wyniki symulacji pokazały, że zastosowanie dwóch świec zapłonowych, przy współczynniku nadmiaru powietrza λ = 1,8, dało zbliżone parametry pracy silnika w porównaniu do zasilania mieszanką o λ = 1,45 z jedną świecą zapłonową. Jednocześnie otrzymano ponad ośmiokrotnie mniejszą emisję tlenku azotu oraz zmniejszoną o 20% zawartość dwutlenku węgla w spalinach modelu silnika.

Słowa kluczowe

EN

multi-spark plug engine; methane; numerical modelling; lean mixture

PL

silnik z zapłonem wielopunktowym; metan; modelowanie numeryczne; mieszanki ubogie

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 48, nr 4
• Strony: 45--55
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz.

Twórcy

autor

Kociszewski A.

• Faculty of Mechanical Engineering and ComputerScience, Częstochowa University of Technology

Bibliografia

• [1] Abraham J., Magi V.: GMV, Mesh Viewer General, Los Alamos National Laboratory LA-UR-952986, March 1995.
• [2] Amsden A.A.: KIVA-3V: A block-structured computer program for 3-D fluid flows with valves, chemical reactions, and fuel sprays, Los Alamos National Laboratory, Group T-3, March 1997.
• [3] Badyda K., Lewandowski J.: Obciążenie środowiska naturalnego wynikające z wykorzystania gazu w rozproszonych siłowniach, Materiały międzynarodowej konferencji "Ekologiczne aspekty wytwarzania energii elektrycznej", Warszawa 2001.
• [4] Badyda K.: Możliwości zagospodarowania gazu kopalnianego w Polsce dla celów energetycznych, Energetyka, czerwiec 2008.
• [5] Cupiał K., Dużyński A., Grzelka J.: Wpływ katalizatora oksydacyjnego na toksyczność spalin silnika gazowego 8A20G, V Międzynarodowa Konferencja Naukowa "Silniki gazowe 2000 - konstrukcja, badania, eksploatacja". Politechnika Częstochowska 2000.
• [6] Cupiał K., Kociszewski A., Jamrozik A.: Multipoint spark ignition engine operating on lean mixture, Teka Komisji Motoryzacji i Energetyki Rolnictwa, PAN oddział w Lublinie, tom III, Lublin 2003, s. 70-78.
• [7] Jamrozik A.: Modelowanie procesu tworzenia tlenku azotu w komorze spalania gazowego silnika. VII Międzynarodowa Konferencja Naukowa "Silniki gazowe 2006 - konstrukcja, badania, eksploatacja, paliwa odnawialne". Zeszyty Naukowe Politechniki Częstochowskiej, Mechanika 26, 2006.
• [8] Kesler M., Leżański T., Rychter T., Wolański P.: System spalania o zapłonie strumieniowym - analiza teoretyczna i badania silnikowe, International Scientific Conference on Internal Combustion Engines KONES'93, Gdańsk - Jurata 1993.
• [9] Kociszewski A., Cupiał K., Jamrozik A.: Możliwości spalania gazowych mieszanek zubożonych w silniku ZI, Journal of KONES, Internal Combustion Engines, Vol. 11, No. 1-2, 2004.
• [10] Kociszewski A., Jamrozik A., Sosnowski M., Tutak W.: Simulation of combustion in multi spark plug engine in KIVA-3V, Silniki Spalinowe/Combustion Engines, Mixture Formation Ignition & Combustion, 2007-SC2, 2007.
• [11] Kociszewski A.: Spalanie mieszanek homogenicznych w silniku tłokowym z zapłonem wielopunktowym, Praca doktorska, Politechnika Częstochowska 2004.
• [12] Meyer R.C., Meyers D.P., King S.R., Liss W.E.: Effects of spark plug number and location in natural gas engines, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 114, 1992.
• [13] Quader A.A.: Lean combustion and the misfire limit in spark ignition engines, SAE Paper 741055, 1974.
• [14] Rychter T., Teodorczyk A.: Modelowanie matematyczne roboczego cyklu silnika tłokowego, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1990.
• [15] Sosnowski M.: Modelowanie i analiza przebiegu wyładowania iskrowego w silniku z zapłonem wymuszonym, Praca doktorska, Częstochowa 2008.
• [16] Sosnowski M.: Modelling of Combustion in SI Engine Using Different Ignition Models, Teka Komisji Motoryzacji PAN, 2008
• [17] Sosnowski M.: Modelowanie procesu inicjacji zapłonu w silniku ZI, Zeszyty Naukowe Politechniki Opolskiej nr 301, Mechanika z. 80, 2005.
• [18] Tecplot Inc.: Tecplot 360 User's Manual, Bellevue 2006.
• [19] Yamamoto H., Horita S., Matsuoka T.: Surrounding combustion process (SCP) - new concept for lean burn engine, SAE Paper 920058, 1992.