Analiza wpływu składu mieszaniny gaz-powietrze na wybrane parametry dwupaliwowego silnika o wtrysku bezpośrednim

• Autorzy: Stelmasiak Z.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the influence of gas-air mixture property and the selected parameters dual fuel injection diesel engine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Perspektywy wykorzystania gazu ziemnego do zasilania silników spalinowych oraz rozwój elektronicznych systemów sterowania silników spowodowały ponowne zainteresowanie dwupaliwowym systemem zasilania. Dwupaliwowy silnik o zapłonie samoczynnym pozwala zachować większość pozytywnych cech silnika o zapłonie samoczynnym i wykazuje szereg korzystnych cech w stosunku do gazowego silnika o zapłonie iskrowym. W pracy przedstawiono wpływ składu mieszaniny gaz ziemny-powietrze (CNG - Compressed Natural Gas) na parametry pracy silnika ze szczególnym uwzględnieniem parametrów spalania i toksyczności spalin. Stwierdzono, że w zakresie zmiany składu mieszaniny gazowej λ ? = 1,4-6,0 pogorszenie parametrów spalania jest niewielkie i może być akceptowalne w silnikach trakcyjnych średniej wielkości. Równocześnie mimo zastosowania tradycyjnego systemu wtryskowego zubożenie mieszaniny do λ o < 6,0 umożliwia znaczną zmianę obciążenia silnika. Ograniczenie zubożenia mieszaniny do λ o < 4,5 ogranicza niekorzystne zjawiska związane ze spalaniem ubogich mieszanin gazowych. Wymaga ono jednak zastosowania elektronicznych systemów wtrysku paliwa takich jak common rail. Przedstawione wyniki mogą być przydatne przy adaptacjach silnika ZS do zasilania gazowego oraz przy budowie systemów ich regulacji.

EN

Perspectives of usage natural gas in feeding systems of internal combustion engines and development of electronic control systems have resulted in survived interest in dual fuel system of engine feeding. Compression ignition, dual fuel engine enables to preserve majority of positive features of compression ignition engine and shows many advantageous features comparing with gaseous engine with spark ignition system. The paper shows an impact of gaseous mixture composition on operational parameters of the engine, with special consideration of combustion parameters and toxicity of exhaust gases. It has been confirmed that in range of gaseous mixture composition change in scope of λ o = 1.4-6.0 worsening of combustion parameters is negligible and can be accepted for medium size traditional engines. Simultaneously, in spite of implementation of traditional injection system, leaning of the mixture up to λ o < 6.0 enables significant change of engine load. Limitation of leaning of the mixture up to λ o < 4.5, restricts harmful phenomena connected with combustion of lean gaseous mixtures. It requires, however, fuel injection electronic systems such as common rail. Results presented in the paper can be useful in adaptations of compression ignition engine to gaseous feeding and in stage of development of control systems to such engines.

Słowa kluczowe

PL

silnik dwupaliwowy; gaz ziemny; skład mieszaniny; spalanie gazu; szybkość wydzielania ciepła

EN

dual fuel; natural gas; mixture composition; gas combustion; heat release rate

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 44, nr 2
• Strony: 30--45
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz.

Twórcy

autor

Stelmasiak Z.

• Wydział Budowy Maszyn i Informatyki Akademii Techniczno-Humanistycznej w Bielsku-Białej

Bibliografia

• [1] Friedeman Zacharias: Gasmotoren. Vogel Buchverlag Würzburg, 2001.
• [2] Wadman B.: Dual Fuel Conversion of Cat D399 Engine. Diesel & Gas Turbine Worldwide, April 1999.
• [3] Clark N.N, Atkinson R.J., Tennant Chr.J.: Saturn Dual Fuel Engine Optimization. www.cemr.wvu.edu.
• [4] Gebert K., Beck J., Barkhimer R.L., Wong H.Ch.: Strategies to Improve Combustion and Emission Characteristics of Dual Fuel Pilot Ignited Natural Gas Engines, SAE Paper 971712.
• [5] Zhang Y., Liu X., Yang Q., Han X., Cheng Ch.: The Studies of an Electronically Controlled CNG System for Dual Fuel Engines, SAE Paper 2001-01-0145, 2001.
• [6] Albrecht A.: Dual Fuel Engine Developments at MAN B&W. Diesel & Gas Turbine Worldwide, October 1995.
• [7] Schiffgens H.J., Brandt D., Dier L., Rieck K., Glauber R.: Die Entwicklung des neuen MAN B&W Diesel-Gas-Motors 32/40 DG. MTZ Motortechnische Zeitschrift 58(1997) 10, 1997.
• [8] Wärtsila Power for Land and SEA – Private Materials, 2000.
• [9] Weaver S.Chr., Turner S.H.: Dual Fuel Natural Gas/Diesel Engines: Technology, Performance, and Emissions. SAE Paper 940548, 1994.
• [10] Schaaf H.: MAN B&W Diesel Extendes Dual-Fuel Engine Range up to 16 MW. Diesel & Gas Turbine Worldwide, April 1966.
• [11] Stelmasiak Z.: Analysis of Combustion Phenomena in Dual Fuel Engine Fed with Natural Gas CNG. FISITA World Automotive Congress June 2-7 June 2002, Helsinki, Paper No. F02V030.
• [12] Stelmasiak Z.: Study of gas combustion process in a compression ignition dual fuel engine fed on natural gas and Diesel oil. Publication of Technical University Bielsko-Biala, No. 5/2003, 2003.
• [13] Badr O., Karim G.A., Liu B.: An examination of the flame spread limits in a dual fuel engine. Applied Thermal Engineering 19 (1999) 1071-1080, 1999.
• [14] Borman G.L., Ragland K.W.: Combustion Engineering. McGraw-Hill, New York 1998.
• [15] Heywood J.B.: Internal Combustion Engines Fundamentals. McGraw-Hill, New York 1988.
• [16] Chen Z., Konno M., Goto S.: Study on Homogenous premixed charge CI engine fueled with LPG. JSAE Review 22 (2001) 265-270, 2001.
• [17] Olsson J.O., Tunestal P., Haraldsson G., Johansson B.: A Turbo Charged Dual Fuel HCCI Engine. SAE Paper 2001-01-1896, 2001.