Simulation of the combustion in a dual fuel engine with a divided pilot dose

• Autorzy: Stelmasiak Z. , Matyjasik M.

Warianty tytułu

PL

Symulacja procesu spalania w dwupaliwowym silniku z dzieloną dawką oleju napędowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents a simulation of the combustion process in a dual fuel engine fueled with natural gas and diesel oil with a divided fuel dose. Diesel fuel doses - the pilot and the extra dose were injected at different times and the combustion process was different in terms of dynamics and duration. The task of the additional fuel dose was to maintain combustion, which should lead to improved engine efficiency and better ecological features. Dynamometer tests have confirmed the initial assumptions. Simulation studies have been conducted based on the original combustion model assuming different combustion of two different doses of diesel oil and natural gas. The parameters of the medium in the combustion chamber and the energy-related effect are a superposition of three separate fuel combustion processes of different combustion dynamics. The validation of the model was based on an SB3.1 engine test (engine operating under variable load and speed). Simulation studies have shown a significant effect of the initiating dose and the injection angle of the additional dose on the engine combustion parameters. The conclusions from the simulation studies can be used for the adjustment of dual fuel engines fueled with natural gas and diesel oil.

PL

W artykule przedstawiono badania symulacyjne procesu spalania w dwupaliwowym silniku zasilanym gazem ziemnym i olejem napędowym z dzieloną dawką inicjującą. Dawki oleju napędowego: inicjująca i dodatkowa były wtryskiwane w różnym czasie, a ich proces spalania był zróżnicowany odnośnie do dynamiki i czasu. Zadaniem dawki dodatkowej było podtrzymanie procesu spalania mieszaniny gaz-powietrze, co powinno prowadzić do poprawy sprawności silnika i jego cech ekologicznych. Hamowniane badania wstępne potwierdziły te założenia. Badania symulacyjne przeprowadzono, opierając się na autorskim modelu spalania, zakładającym zróżnicowany przebieg spalania dwu dawek oleju napędowego i gazu. Parametry czynnika w komorze spalania i efekt energetyczny są superpozycją trzech oddzielnych procesów spalania paliw o zróżnicowanej dynamice. Walidację modelu przeprowadzono na podstawie badań silnika SB3.1 pracującego w zmiennych warunkach obciążenia i prędkości obrotowej. Badania symulacyjne wykazały istotny wpływ podziału dawki inicjującej oraz kąta opóźnienia wtrysku dawki dodatkowej na parametry spalania silnika. Wnioski z badań symulacyjnych mogą być wykorzystane przy doborze regulacji dwupaliwowego silnika zasilanego gazem ziemnym i olejem napędowym.

Słowa kluczowe

EN

dual fuel engine; divided dose; theoretical model; simulation of combustion

PL

silnik dwupaliwowy; podział dawki; model teoretyczny; symulacja spalania

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 51, nr 4
• Strony: 43--54
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Stelmasiak Z.

autor

Matyjasik M.

• Faculty of Mechanical Engineering at University of Bielsko-Biala,

Bibliografia

• [1] Abd Alla G.H., Soliman H.A., Badr O.A., Abd Rabbo M.F.: Combustion quasi-two zone predictive model for dual fuel engines. Energy Conversion and Management 42 (2001) 1477-1498, 2001.
• [2] Cailool Chr., Delorme T., Denis P., Berardi G., Porterie B.: A Combustion Model for Analyzing the Effects of Natural Gas Composition on the Operation of a Spark Ignition Engine. SAE Paper No. 2002-01-2236, 2002.
• [3] Hountalas D.T., Papagiannakis R.G.: A Simulation Model for the Combustion Process of Natural Gas Engines with Pilot Diesel Fuel as an Ignition Source. SAE Paper 2001-01-1245.
• [4] Singh S., Liang L., Kong S.C., Reitz R.D.: Development of a Flame Propagation Model for Dual-Fuel Partially Premixed Compression Ignition Engines. International Journal of Engine Research, vol. 7 no. 1, 65-75, 2006.
• [5] Matyjasik M.: Aktywizacja procesu spalania mieszaniny gaz-powietrze w silnikach dwupaliwowych przez podział dawki inicjującej oleju napędowego. Rozprawa doktorska, ATH, Bielsko-Biała 2012.
• [6] Stelmasiak Z.: The Modeling of the Gas Combustion Course Using Theoretical Diphase Model that Describes the Combustion in a Dual Fuel Engine Fed with Both Natural Gas and Diesel Oil. Fisita 2002 World Automotive Congress, Paper No. F02 V211.
• [7] Stelmasiak Z.: Modelowanie przebiegu spalania w dwupaliwowym silniku o zapłonie samoczynnym zasilanym gazem. Polska Akademia Nauk Oddział w Krakowie, Teka Komisji Naukowo-Problemowej Motoryzacji nr ISDN 1642-1639, s. 447-456, Kraków 2003. Konferencja n.t. Badania symulacyjne w technice samochodowej, Kazimierz Dolny 26-28 maja 2003.
• [8] Stelmasiak Z., Larisch J., Gilowski T., Matyjasik M.: The optimization of combustion process in a dual fuel engine with Common Rail and gas injection systems, International Congress on Combustion Engines PTNSS KONGRES-2007 „The Development of Combustion Engines”, Kraków 20-23.05.2007, Paper No. P07-C004.
• [9] Stelmasiak Z.: The Combustion Controlling in the Dual Fuel CI Engine by Pilot Dose Division, Combustion Engines No. 3/2011.
• [10] Stelmasiak Z.: Possibility of Improvement of Some Parameters of Dual Fuel CI Engine by Pilot Dose Division, Journal of Polish Cimac, Vol. 6, No.1/2011, pp. 181-189, 2011.