On the modeling of pilot dose ignition delay in a dual-fuel, self ignition engine

• Autorzy: Piętak A. , Mikulski M.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie opóźnienia zapłonu dawki inicjującej w dwupaliwowym silniku o zapłonie samoczynnym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The goal of the present work, was to determine possible applications of discussed formulas in predicting ignition delay for dual-fuel engines. In order to achieve this goal in-cylinder pressure traces have been recorded for a one cylinder, dual-fuel engine, for different power outputs and different ratios of liquid and gas fuels. Using those results moments of autoignition have been determined for the tested conditions. The measurement data has been compared with calculation results of three different delay models. It has been shown that the equation proposed by Assanis is able to describe ignition delay very well, for pilot dose quantity more than 20% overall fuel energy.

PL

Celem niniejszej pracy jest sprawdzenie możliwości zastosowania dyskutowanych formuł do opisu opóźnienia zapłonu w silniku dwupaliwowym. W tym celu wykonano pomiary przebiegów ciśnienia w jednocylindrowym silniku dwupaliwowym, dla różnych obciążeń i różnych proporcji poszczególnych paliw. Na ich podstawie wyznaczono momenty wystąpienia zapłonu w silniku. Dane pomiarowe porównano z wynikami obliczeń dla poszczególnych modeli opóźnienia zapłonu. Wykazano, że równanie zaproponowane przez Assanisa bardzo dobrze opisuje opóźnienie samozapłonu w systemie dual-fuel, przy założeniu, że dawka oleju napędowego jest nie mniejsza niż 20% całkowitej energii dostarczanej z paliwem.

Słowa kluczowe

EN

ignition delay; dual-fuel CNG engine; mathematical modeling

PL

opóźnienie zapłonu; silnik dwupaliwowy CNG; modelowanie matematyczne

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2011
• Tom: R. 50, nr 3
• Opis fizyczny: Pełny tekst na DVD, Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Piętak A.

autor

Mikulski M.

• Faculty of Technical Sciences at University of Warmia and Mazury

Bibliografia

• [1] Ando, H., Takemura, J., and Koujina, E., 1989, “A Knock Anticipating Strategy Based on the Real-Time Combustion Mode Analysis”, SAE Paper 890882.
• [2] Assanis D. N., Filipi Z. S. , Fiveland S. B, Syrimis M. “A Predictive Ignition Delay Correlation Under Steady-State and Transient Operation of a Direct Injection Diesel Engine”, J. Eng. Gas Turbines Power – April 2005 - Volume 125, Issue 2, 450 (8 pages).
• [3] Hardenberg, H. O., and Hase, F. W., “An Empirical Formula for Computing the Pressure Rise Delay of a Fuel From its Cetane Number and From the Relevant Parameters of Direct-Injection Diesel Engines”, SAE Paper 790493, SAE Transactions, Vol. 88, 1979.
• [4] Hiroyasu, H., Kadota, T., Arai, M., “Development and Use of a Spray Combustion Model to Predict Diesel Engine Efficiency and Pollutant Emission”, Bulletin of the JSME, vol. 26, no. 24, Paper 214-12, pp. 569-575, 1983.
• [5] Liu Z., Karim G. A.: “The Ignition Delay Period in Dual Fuel Engines”. SAE Paper 950466, 1995.
• [6] Prakash G., Shaik A.B., Remesh A.: “An Approach for Estimation of Ignition Delay in a Dual Fuel Engine”. SAE paper 1999-01-0232, 1999.
• [7] Piętak A., Wierzbicki S., Imiołek M., Mikulski M.: Dwupaliwowy silnik o zapłonie samoczynnym do zasilania biopaliwowych agregatów prądotwórczych. Journal of KONES, vol. 16, No. 3 2009.
• [8] Piętak A., Imiołek M., Wierzbicki S.: Wielopaliwowy gazowy silnik o ZS jako pierwotne źródło energii. Cześć I. Cel badań i opis stanowiska., Silniki Gazowe – wybrane zagadnienia, seria Monografie nr 183, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 2010.
• [9] Piętak A., Imiołek M., Wierzbicki S.: Wielopaliwowy gazowy silnik o ZS jako pierwotne źródło energii. Cześć II. Wyniki badań wstępnych silnika Hatz 1B40., Silniki Gazowe - wybrane zagadnienia, seria Monografie nr 183, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, 2010.
• [10] Pischinger, F., Reuter, U., and Scheid, E, “Self-Ignition of Diesel Sprays and Its Dependence on Fuel Properties and Injection Parameters”, ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, vol. 110, pp. 399-404, 1988.
• [11] Saito H., Kawabata Y., Sakurai T., „Study on the Lean Burn Gas Engine Ignited by Pilot Fuel Injection (part 3)”. Annual Technical Report Digest Vol. 9/1999, 1999.
• [12] Saito H., Kawabata Y., Sakurai T., „Study on the Lean Burn Gas Engine Ignited by Pilot Fuel Injection (part 4)”. Annual Technical Report Digest Vol. 10/2000, 2000.
• [13] Spadaccini, L. J., “Autoignition Characteristics of Hydrocarbon Fuels at Elevated Temperatures and Pressures,” Journal of Engineering for Power, 1981.
• [14] Stelmasiak Z. Studium procesu spalania gazu w dwupaliwowym silniku o zapłonie samoczynnym. Praca habilitacyjna. Wydawnictwo ATH, Bielsko-Biała 2003.
• [15] Syrimis, M., Shigahara, K., and Assanis, D. N., 1996, “Correlation between Knock Intensity and Heat Transfer under Light and Heavy Knock Conditions in a Spark-Ignition Engine,” SAE Paper 960495, SAE Transactions.
• [16] Watson, N. Pilley, A. D., and Marzouk, M., “A Combustion Correlation for Diesel Engine Simulation,” SAE Paper 800029, 1980.
• [17] Wolfer, H. H., “Ignition Lag in Diesel Engines”, VDI-Forschungsheft 392 (1938), Translated by Royal Aircraft Establishment, Farnborough Library No. 358, UDC 621-436.047, August 1959.
• [18] Yao M., Zhang Q., Zheng Z.., Zhang P., ”Experimental study of effects of oxygen concentration on combustion and emissions of diesel engine”. Sci China Ser E-Tech Sci, Jun. 2009, vol. 52, no. 6, 1527-1534.