A research into a gasoline HCCI engine

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

Warianty tytułu

PL

Badania benzynowego silnika HCCI

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Homogeneous charge compression ignition (HCCI) is nowadays a leading trend in the development of gasoline internal combustion engines. The application of this novel combustion system will allow to comply with future legislations concerning the exhaust emissions including carbon dioxide. This paper presents a design and implementation of a research engine with a direct fuel injection and the capability of HCCI combustion via an internal gas recirculation and a negative valves overlap (NVO). The technical approach used in the engine allowed an autonomous HCCI operation at variable loads and engine speeds without the need of a spark discharge. Experiments were conducted at a wide range of valve timings providing data which allowed an assessment of a volumetric efficiency and exhaust gas recirculation (EGR) rate. Permissible range of air excess coefficient, providing stable and repeatable operation has also been identified. The use of direct gasoline injection benefited in the improvement of the start of the combustion (SOC) and heat release rate control via the injection timing.

PL

Kontrolowany samozapłon mieszanki paliwowo-powietrznej jest obecnie dominującym kierunkiem rozwoju silników benzynowych. Zastosowanie tego nowego systemu spalania pozwoli na spełnienie przyszłych norm emisji toksycznych składników spalin oraz dwutlenku węgla. W artykule przedstawiono konstrukcję silnika badawczego umożliwiającego realizację obiegu roboczego HCCI z wewnętrzną recyrkulacją spalin uzyskaną przez ujemne współotwarcie zaworów. Zastosowane rozwiązania techniczne umożliwiły autonomiczną pracę silnika w trybie HCCI przy zmiennych obciążeniach i prędkościach obrotowych, bez konieczności wspomagania zapłonu wyładowaniem iskrowym. Przeprowadzenie badań w szerokim zakresie zmian faz rozrządu pozwoliło na ocenę możliwości regulacji napełnienia cylindra i współczynnika reszty spalin. Określono także zakres współczynnika nadmiaru powietrza, w którym uzyskiwana jest stabilna i powtarzalna praca silnika. Zastosowanie bezpośredniego wtrysku benzyny do cylindra pozwoliło na rozszerzenie możliwości kontroli chwili samozapłonu i szybkości wywiązywania się ciepła przez regulację kąta początku wtrysku.

Słowa kluczowe

EN

combustion process; gasoline engine; HCCI; controlled auto-ignition; negative valves overlap

PL

proces spalania; silnik benzynowy; HCCI; kontrolowany samozapłon; ujemne współotwarcie zaworów

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2010
• Tom: R. 49, nr 1
• Strony: 3--13
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Hunicz J.

autor

Niewczas A.

autor

Kordos P.

Bibliografia

• [1] Blaxill H., Cairns A.: Production-Feasible Controlled Auto-Ignition. Auto Technology, vol. 7, pp. 28-31, 2007.
• [2] Hasegawa R., Yanagihara H.: HCCI Combustion in DI Diesel Engine. SAETech. Paper No. 2003-01-0745, 2003.
• [3] Heywood J.: Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-Hill Book Company, 1988.
• [4] Hunicz J., Kordos P.: Experimental Study of the Gasoline Engine Operated in Spark Ignition and Controlled Auto-Ignition Combustion Modes. SAETech. Paper No. 2009-01-2667, 2009.
• [5] Hwang W., Dec J., Sjoberg M.: Spectroscopic and Chemical-Kinetic Analysis of the Phases of HCCI Autoignition and Combustion for Single- and Two-Stage Ignition Fuels. Combustion and Flame, vol. 154, pp. 387-409, 2008.
• [6] Jun D., Iida N.: A Study of High Combustion Efficiency and Low CO Emission in a Natural Gas HCCI Engine. S AE Tech. Paper No. 2004-01 -1974, 2004.
• [7] Kozaczewski W.: Zmienne fazy rozrządu - nowe rozwiązania i silnik badawczy do badania ich wpływu. Journal of KONES Combustion Engines, vol. 8, No. 3-4, pp. 182-187, 2001.
• [8] Najt P., Foster D.: Compression-ignited Homogeneous Charge Combustion. SAETech. Paper No. 830264, 1983.
• [9] Oakley A., Zhao H., Ladommatos N., Ma T: Experimental Studies on Controlled Auto-ignition (CAI) Combustion of Gasoline in a 4-Stroke Engine. SAETech. Paper No. 2001-01-1030.
• [10] Onishi S., Jo S., Shoda K.., Jo P., Kato S.: Active Thermo-Atmosphere Combustion (ATAC) - a New Combustion Process for Internal Combustion Engines. SAE Tech. Paper No. 790501, 1979.
• [11] Sjoberg M., Dec J.: Comparing late-cycle autoignition stability for single- and two-stage ignition fuels in HCCI engines. Proceedings of the Combustion Institute, vol. 31, pp. 2895-2902,2007.
• [12] Sjoberg M., Dec J.: EGR and Intake Boost for Managing HCCI Low-Temperature Heat Release over Wide Ranges of Engine Speed. SAE Tech. Paper No. 2007-01-0051, 2007.
• [13] Stenlaas O., Egnell R., Johansson B., Mauss F. Hydrogen as Homogeneous Charge Compression Ignition Engine Fuel. SAE Tech. Paper No. 2004-01-1976, 2004.
• [14] Wyszyński M., Xu H.: HCCI with Standard and Alternative Fuels at Moderate Compression Ratios. Combustion Engines No. 1/2006 (124), pp. 3-20, 2006.
• [15] Yao M., Zheng Z., Chen Z., Zhang B.: Experimental Study on HCCI Combustion of Dimethyl Ether (DME)/Methanol Dual Fuel. SAE Tech. Paper No. 2004-01-2993, 2004.