Zastosowanie trójfunkcyjnego reaktora katalitycznego spalin do benzynowego silnika HCCI

• Autorzy: Hunicz J. , Gęca M.

Warianty tytułu

EN

Application of three-way catalytic converter to gasoline HCCI engine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono szczegółową analizę składu spalin silnika HCCI (ang.: homogeneous charge compression ignition) zasilanego bezpośrednim wtryskiem benzyny, współpracującego z trójfunkcyjnym reaktorem katalitycznym spalin. Proces spalania HCCI uzyskano z wykorzystaniem ujemnego współotwarcia zaworów i wewnętrznej recyrkulacji spalin. Pomiary składu spalin prowadzono przed i za reaktorem katalitycznym za pomocą systemu analitycznego FTIR. Podczas badań zmieniano obciążenie silnika poprzez zmianę ilości paliwa wtryskiwanego do komory spalania. Wyniki badań pokazały znaczący wpływ obciążenia silnika na skład frakcyjny niespalonych węglowodorów. Wśród analizowanych związków na szczególną uwagę zasługuje metan, gdyż związek ten charakteryzuje się wysoką temperaturą utleniania w reaktorze katalitycznym. Pomiary składu spalin za reaktorem potwierdziły nie tylko małą skuteczność utleniania metanu, ale w pewnych warunkach jego produkcję przez układ oczyszczania spalin. Pomimo obniżenia emisji głównych związków toksycznych, emisja poszczególnych węglowodorów może być kłopotliwa dla zastosowań systemów spalania HCCI w świetle przyszłych norm emisyjnych.

EN

In this study a detailed exhaust analysis was performed for homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine fuelled with a direct gasoline injection and equipped with a three-way catalytic converter. HCCI combustion was achieved using a negative valve overlap technique resulting in internal gas re-circulation. Exhaust gases compositions were measured upstream and downstream the catalytic converter using FTIR analytical system. Experimental matrix covered different engine loads achieved via variable amount of fuel injected. Obtained results showed significant effect of the engine load on fractional composition of unburned hydrocarbons. Among analyzed species, methane is one of most important, because it exhibits relatively high oxidation temperature in the catalytic converter. Measurements of exhaust compositions downstream the converter not only proved low performance in terms of methane oxidation, but also production of this compound by exhaust after treatment system under some operating conditions. The results revealed that besides reduction of main exhaust toxic components, excessive emission of methane could pose a challenge for application of HCCI engines in the light of future emission standards.

Słowa kluczowe

PL

silnik HCCI; skład spalin; system analityczny FTIR; trójfunkcyjny reaktor katalityczny

EN

homogeneous charge compression ignition; HCCI; three way catalytic converter; FTIR analytical system

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Logistyka
• Rocznik: 2015
• Tom: nr 5
• Strony: 137--144, CD1
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Hunicz J.

• Politechnika lubelska, Wydział Mechaniczny; 20-618 Lublin; ul. Nadbystrzycka 36

autor

Gęca M.

• Politechnika lubelska, Wydział Mechaniczny; 20-618 Lublin; ul. Nadbystrzycka 36

Bibliografia

• 1. Aroonsrisopon T., Nitz D., Waldman J., Foster D., A computational analysis of direct fuel injection during the negative valve overlap period in an iso-octane fueled HCCI engine. SAE Technical Paper 2007-01-0227, 2007.
• 2. Fitzgerald R., Steeper R.R., Thermal and chemical effects of NVO fuel injection on HCCI combustion. SAE Int J Engines 2010,3(1):46-64, 2010.
• 3. Gélin P., Primet M., Complete oxidation of methane at low temperature over noble metal based catalysts: a review. Appl Catal B-Environ 2002, 39:1-37, 2002.
• 4. Hunicz J., An Experimental Study of Negative Valve Overlap Injection Effects and their Impact on Combustion in a Gasoline HCCI Engine. Fuel 2014,117:236-50, 2014.
• 5. Koopmans L., Ogink R., Denbratt D., Direct Gasoline Injection in the Negative Valve Overlap of a Homogeneous Charge Compression Ignition Engine. SAE Technical Paper 2003-01-1854, 2003.
• 6. Lavy J., Dabadie J.Ch., Angelberger Ch., Duret P., Innovative ultra-low NOX controlled auto-ignition combustion process for gasoline engines: the 4-SPACE project. SAE Technical Paper 2000-01-1837, 2000.
• 7. Loh M.M., Levy J. L., Spengler J. D., Houseman E. A., Bennett D.H., Ranking cancer risks of organic hazardous air pollutants in the United States. Environ Health Persp 2007,115:1160-8, 2007.
• 8. Najt P.M., Foster D.E., Compression-ignited homogeneous charge combustion. SAE Technical Paper 830264, 1983.
• 9. Onishi S., Jo S., Shoda K., Jo P., Kato S., Active Thermo-Atmosphere Combustion (ATAC) – a New Combustion Process for Internal Combustion Engines. SAE Technical Paper 790501, 1979.
• 10. Puranam S.V., Steeper R.R., The effect of acetylene on iso-octane combustion in an HCCI engine with NVO. SAE Int J Engines 2012,5(4);1551-60, 2012.
• 11. Shen Y., King E., Pfahl U., Krile R., Slone E., Orban J., Wright K., Fuel Chemistry Impacts on Gasoline HCCI Combustion with Negative Valve Overlap and Direct Injection. SAE Technical Paper 2007-01-4105, 2007.
• 12. Steeper R., Davisson, M., Analysis of gasoline negative-valve-overlap fueling via dump sampling. SAE Int J Engines 2014,7(2):762-71, 2014.
• 13. Urushihara T., Hiraya K., Kakuhou A., Itoh T.: Expansion of HCCI Operating Region by the Com-bination of Direct Fuel Injection, Negative Valve Overlap and Internal Fuel Reformation. SAE Technical Paper 2003-01-0749, 2003.
• 14. Yao M., Zheng Z., Liu H., Progress and recent trends in homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines. Progress in Energy and Combustion Science, nr. 35, s. 398–437, 2009.
• 15. ASTM International standard. Standard test method for detailed analysis of petroleum naphthas through n-nonane by capillary gas chromatography. ASTM Standard D 5134; 2013.