Ewolucja metod oceny szkodliwych osadów silnikowych powodowanych spalaniem benzyn

• Autorzy: Stępień Zbigniew

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2021.05.07

Warianty tytułu

EN

Evolution of methods applied for assessing harmful engine deposits caused by gasoline combustion

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł dotyczy niekorzystnego wpływu obecności osadów na prawidłowe funkcjonowanie silników ZI (z zapłonem iskrowym). Wskazano obszary silników z pośrednim i bezpośrednim wtryskiem paliwa, gdzie formują się najbardziej niebezpieczne osady. Zebrano i przeanalizowano czynniki mające istotny wpływ na występowanie tego niekorzystnego zjawiska. W konsekwencji dokonano uproszczonej klasyfikacji czynników wpływających na tworzenie się szkodliwych osadów w silnikach ZI z pośrednim i bezpośrednim wtryskiem paliwa. W ramach projektu przeprowadzono badania porównawcze tendencji do tworzenia osadów przez benzyny o różnym składzie i właściwościach fizykochemicznych. Kryterium oceny właściwości detergentowych benzyn były tendencje do tworzenia się osadów na zaworach dolotowych w przypadku silnika z pośrednim wtryskiem paliwa i osadów na wtryskiwaczach w przypadku silnika z bezpośrednim wtryskiem paliwa. Wykorzystano w tym celu szeroko stosowaną dotychczas procedurę badawczą CEC F-05-93, odnoszącą się do osadów tworzących się na zaworach dolotowych w silnikach ZI z pośrednim wtryskiem paliwa, oraz najnowszą procedurę badawczą CEC F-113-KC, odnoszącą się do najbardziej szkodliwych osadów tworzonych we wtryskiwaczach silników DISI (ang. direct injection spark ignition). Celem przeprowadzonych badań porównawczych było ustalenie, czy istnieje jakaś względnie prosta, możliwa do określenia zależność pomiędzy ocenami właściwości detergentowych benzyn uzyskanymi na silnikowych stanowiskach badawczych, różniących się generacjami silników badawczych, metodami prowadzenia badań a rodzajem tworzonych osadów silnikowych. W rezultacie stwierdzono, że wyniki badań przeprowadzonych przy wykorzystaniu procedur CEC F-05-93 i CEC F113-KC nie są zbieżne ani jakkolwiek ze sobą powiązane. Zatem znając ocenę benzyny uzyskaną według jednej z wyżej wymienionych procedur badawczych, nie można przewidywać czy też określać w przybliżeniu oceny, jaką otrzymamy według drugiej procedury badawczej. W rezultacie nie jest możliwa ekstrapolacja wyników oceny benzyny pod względem tendencji do tworzenia szkodliwych osadów silnikowych uzyskanych według jednej z procedur tak, aby uzyskać wynik według drugiej z procedur.

EN

The article describes the threat posed by deposits harmful to the proper functioning of spark ignition engines. The areas of indirect and direct injection engines where the most dangerous deposits form are indicated. The factors having significant influence on the occurrence of this unfavourable phenomenon were collected and analyzed. Consequently, a simplified classification of factors influencing the formation of harmful deposits in direct and indirect injection spark ignition engines was made. In the research part of the project, a comparative study of the tendency of gasolines of different composition and physicochemical properties to form deposits was carried out. The criterion for evaluating the detergent properties of gasolines was the tendency to form deposits on intake valves in the case of indirect injection engine and on the injector in the case of direct injection engine. For this purpose, the previously widely used test procedure CEC F-05- 93 relating to deposits formed on intake valves in SI indirect injection engines and the latest test procedure CEC F-113-KC relating to the most harmful deposits formed in injectors of DISI (Direct Injection Spark Ignition) engines were used. The purpose of the comparative study conducted was to determine if there was any relatively simple, identifiable relationship between the results of gasoline detergent property evaluations obtained at engine test sites differing in test engine generations, methods of conducting the evaluations, and type of engine deposits formed. As a result, no correlations were found between the testable engine sludge tendency results obtained from tests using the CEC F-05-93 and CEC F-113-KC procedures. Therefore, knowing the evaluation of gasoline conducted according to one of the above mentioned test procedures, one cannot conclude, predict or estimate the evaluation that will be obtained according to the other test procedure. Therefore, the results obtained according to one of the procedures do not allow extrapolation and evaluation of gasoline in terms of tendency to form harmful engine deposits according to the other procedure.

Słowa kluczowe

PL

osady silnikowe; benzyna silnikowa; silniki ZI; pośredni wtrysk paliwa; bezpośredni wtrysk paliwa

EN

engine deposits; motor gasoline; SI engines; indirect fuel injection; direct fuel injection

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 77, nr 5
• Strony: 340--347
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz.

Twórcy

autor

Stępień Zbigniew

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Altin O., Eser S., 2004. Carbon Deposit Formation from Thermal Stressing of Petroleum Fuels. Prepr. Pap.-Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem., 49(2): 764–766.
• Arondel M., China P., Gueit J., 2015. Evaluating Injector Fouling in Direct Injection Spark Ignition Engines – A new Engine Test Procedure to Evaluate the Deposit Control Performance of Base Fuels and Additivated Fuels. TAE Esslingen Fuels Colloquium.
• Badawy T., Attar M.A., Xu H., Ghafourian A., 2018. Assessment of gasoline direct injector fouling effects on fuel injection, engine performance and emission. Applied Energy, 220: 351–374. DOI: 10.1016/j.apenergy.2018.03.032.
• Bennett J., 2018. Additives for Spark Ignition and Compression Ignition Engine Fuels. Proc IMechE Part D J Automobile Engineering, 232:148–158. DOI: 10.1177/0954407017732265.
• Dearn K., Xu J., Ding H., Xu H., Well A., Kirkby P., Cooper B., Edington I., 2014. An investigation into the characteristics of DISI injector deposits using advanced analytical methods. SAE Int. J. Fuels Lubr., 7(3): 771–782. DOI: 10.4271/2014-01-2722.
• DuMont R.J., Evans J.A., Feist D.P., Studzinski W.M., Cushing T.J., 2009. Test and Control of Fuel Injector Deposits in Direct Injected Spark Ignition Vehicles. SAE Technical Paper, No. 2009-01-2641. DOI: 10.4271/2009-01-2641.
• Harada J., Tomita T., Mizuno H., Mashiki I.Y., 1997. Development of a direct injection gasoline engine. SAE Technical Paper, No. 974054.DOI: 10.4271/970540.
• Henkel S., Hardalupas Y., Taylor A., Conifer Ch., Cracknell R., Kit Goh T., Reinicke P.-B., Sens M., Rieß M., 2017. Injector Fouling and Its
• Impact on Engine Emissions and Spray Characteristics in Gasoline Direct Injection Engines. SAE Int. J. Fuels Lubr., 10(2). DOI:10.4271/2017-01-0808.
• Imoehl W., Gestri L., Maragliulo M., Del-Frate L., Klepatsch M., Wildeson R., 2012. A DOE Approach to Engine Deposit Testing used to Optimize the Design of a Gasoline Direct Injector Seat and Orifice. SAE Int. J. Fuels Lubr., 5(3): 1078–1095. DOI: 10.4271/2012-01-1642.
• Joedicke A., Krueger-Venus J., Bohr P., Cracknell R., Doyle D., 2012. Understanding the Effect of DISI Injector Deposits on Vehicle Performance. SAE Technical Paper. DOI: 10.4271/2012-01-0391.
• Kalghatgi G.; 2013. Deposits in Engines and Fuel Additives. Fuel/Engine Interactions. Ch. 3. SAE International. ISBN: 978-0-7680-6458-2.
• Russell M., Cummings J., Cushing T., Studzinski W., 2013. Cellulosic Ethanol Fuel Quality Evaluation and its Effects on PFI Intake Valve Deposits and GDI Fuel Injector Plugging Performance. SAE Technical Paper. DOI: 10.4271/2013-01-0885.
• Shuai S., Ma X., Li Y., Qi Y., Xu H., 2018. Recent Progress in Automotive Gasoline Direct Injection Engine Technology. Automotive Innovation, 1: 95–113. DOI: 10.1007/s42154-018-0020-1.
• Stępień Z., 2015. Deposit in spark ignition engines – formation and threats. Combustion Engines, 160(1): 36–48.
• Stępień Z., 2017. Nieporównywalność ocen paliw w europejskich znormalizowa-nych testach silnikowych. Nafta-Gaz, 12: 964–973. DOI:10.18668/NG.2017.12.08.
• Wang B., Badawy T., Jiang Y., Xu H., Ghafourian A., Hang X., 2017. Investigation of deposit effect on multi-hole injector spray characteristics and air/fuel mixing process. Fuel, 191: 10–24. DOI: 10.1016/j.fuel.2016.11.055.
• Xu H., Wang C., Ma X., Sarangi A.K., Weall A., Krueger-Venus, J., 2015. Fuel injector deposits in direct-injection spark-ignition engines. Prog. Energy Combust. Sci., 50: 63–80. DOI: 10.1016/j.pecs.2015.02.002.
• Zhao F., Lai M-C., Harrington D.L., 1999. Automotive spark-ignited direct-injection gasoline engines. Progress in Energy and Combustion Science, 25: 437–562. DOI: 10.1016/S0360-1285(99)00004-0.
• Akty prawne i dokumenty normatywne
• Worldwide Fuel Charter, September 2013.
• Worldwide Fuel Charter, 28 October 2019.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).