Examination of the combustion process in a compression ignition engine fuelled with diesel oil and rape methyl esters

• Autorzy: Chłopek Z. , Jagiełło S. , Juwa S. , Zakrzewska D.

Identyfikatory

DOI

10.14669.VOL.76.ART1

Warianty tytułu

PL

Badania procesu spalania w silniku o zapłonie samoczynnym zasilanym olejem napędowym i estrami metylowymi oleju rzepakowego

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Results of an examination of the combustion process in a compression ignition (CI) engine fuelled with diesel oil and rape methyl esters (RME) with admixtures of summer and winter additives have been presented. The examination was undertaken to assess whether rape ethyl esters may be legitimately recognized, from the point of view of the properties of the combustion process, as substitute fuels for diesel oil. The tests were carried out in the conditions of taking the full-load engine performance vs. speed curve on an AVL Single Cylinder Test Bed provided with a single-cylinder CI research engine AVL 5402. The full-load torque and effective efficiency curves were taken and the maximum values of the indicated pressure and the corresponding crank angle values were determined. The extreme values of the derivative of the indicated pressure with respect to the crank angle were established as well. To plot the curves that would visualize variations in the quantities characterizing the combustion process, the CONCERTO data processing platform was used. The maximum values of the air-fuel mixture temperature were measured, with finding out the corresponding crank angle values. The characteristics determined for diesel oil and rape methyl esters with an admixture of summer additives were found to be very similar to each other, while for the winter biofuel version, the characteristics were markedly different.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań procesu spalania w silniku o zapłonie samoczynnym zasilanego olejem napędowym i estrami metylowymi oleju rzepakowego z dodatkami letnim i zimowym. Celem badań była ocena, czy ze względu na właściwości procesu spalania jest uzasadnione traktowanie estrów metylowych oleju rzepakowego jako paliw zastępczych w stosunku do oleju napędowego. Badania przeprowadzano w warunkach zewnętrznej charakterystyki prędkościowej na stanowisku badawczym AVL Single Cylinder Test Bed z jednocylindrowym silnikiem badawczym o zapłonie samoczynnym AVL 5402. Wyznaczono charakterystykę zewnętrzną momentu obrotowego i sprawności ogólnej. Zbadano wartości maksymalne ciśnienia indykowanego i kąty obrotu wału korbowego odpowiadające tym wartościom. Wyznaczono wartości ekstremalne pochodnej ciśnienia indykowanego względem kąta obrotu wału korbowego. Do wyznaczenia przebiegu wielkości charakteryzujących proces spalania wykorzystano oprogramowanie CONCERTO. Zbadano wartości maksymalne temperatury czynnika, wyznaczono także kąty obrotu wału korbowego odpowiadające tym wartościom. Stwierdzono duże podobieństwo wyznaczonych charakterystyk5 dla oleju napędowego i estrów oleju rzepakowego z dodatkiem letnim, natomiast wyraźnie różnią się charakterystyki zimowej wersji biopaliwa.

Słowa kluczowe

EN

internal combustion engines; rape methyl ester; combustion process

PL

silniki spalinowe; estry metylowe oleju rzepakowego; proces spalania

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 76, nr 2
• Strony: 17--36
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chłopek Z.

• Automotive Industry Institute PIMOT, Scientific Activities Department, ul. Jagiellońska 55, 01-301 Warszawa, Poland

autor

Jagiełło S.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering, Institute of Vehicles, ul. Narbutta 84, 02-791 Warszawa, Poland

autor

Juwa S.

• Automotive Industry Institute PIMOT, Scientific Activities Department, ul. Jagiellońska 55, 01-301 Warszawa, Poland

autor

Zakrzewska D.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering, Institute of Vehicles, ul. Narbutta 84, 02-791 Warszawa, Poland

Bibliografia

• [1] Ambrozik A, Orliński P, Orliński S. Influence of diesel engine fuelling with different fuels on self-ignition delay in aspect of ecology. Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability. 2003; 3: 50-55.
• [2] AVL: BOOST. Version 2011. Theory. 07/2011.
• [3] AVL: CONCERTO™ – Data Post-Processing. Available from: https://www.avl.com/-/avl-concerto-data-post-processing. [cited 2015 July 11].
• [4] AVL: Product Description. Single cylinder research engine.
• [5] AVL: PUMA Open Automation Platform. Available from: https://www.avl.com/-/avl-puma-open-automationplatform. [cited 2015 July 11].
• [6] AVL: Testing Solutions. Measure and Control. Single Cylinder Research Engines & Compact Test Bed.
• [7] Baczewski K, Kałdoński T. Paliwa do silników o zapłonie iskrowym (Fuels for spark ignition engines). WKŁ 2005.
• [8] Baczewski K, Kałdoński T. Paliwa do silników o zapłonie samoczynnym (Fuels for compression ignition engines). WKŁ 2008.
• [9] Bajdor K, Biernat K. Biopaliwa jako alternatywne nośniki energii w silnikach spalinowych, klasyfikacja i perspektywy rozwoju (Biofuels as alternative energy carriers in IC engines; classification and development prospects). The Archives of Automotive Engineering – Archiwum Motoryzacji. 2011; 1: 5-19.
• [10] Bendat J S, Piersol A G. Random data: analysis & measurement procedures. Wiley New York. 1966.
• [11] Chłopek Z, Bardziński W, Jarczewski M, Sar H. Influence of fatty acid methyl esters’ additive to diesel engine on ecology, fuel consumption and vehicle’s performance. Journal of KONES. 2006; 1: 261-268.
• [12] Chłopek Z, Jagiełło S, Juwa S, Skrzek T. Badania porównawcze właściwości użytkowych silnika spalinowego zasilanego olejem napędowym i estrami metylowymi oleju rzepakowego (Comparative examination of performance characteristics of an IC engine fuelled with diesel oil and rape methyl esters). The Archives of Automotive Engineering – Archiwum Motoryzacji. 2016; 4: 19-32.
• [13] Chłopek Z. Ekologiczne aspekty motoryzacji i bezpieczeństwo ruchu drogowego (Ecological aspects of motorization and road safety). Warsaw University of Technology, Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering. Warszawa 2012.
• [14] Chłopek Z. On selected methods of numerical differentiation on the example of cylindrical pressure course differentiation. Journal of KONES. 2001: 54-64.
• [15] Chłopek Z. The subject of task explicitness in numerical differentiation. Journal of KONES. 2001: 65-76.
• [16] Crookes R J, Korakianitis T, Namasivayam A M. A systematic experimental assessment of the use of rapeseed methyl ester (RME) as a compression ignition engine fuel during conventional and dual-fuel operation. TAE 7th International Colloquium on Fuels. Stuttgart. 2009.
• [17] Czerwinski J et al. Influences of alternative fuels GTL, RME & ROR on combustion and emissions of a modern HD-diesel engine. Verbrennungsforschung in der Schweiz, BfE Tagung, ETHZ 2009.
• [18] Hopp M. Untersuchung des Einspritzverhaltens und des thermischen Motorprozesses bei Verwendung von Rapsöl und Rapsmethylester in einem Common-Rail-Dieselmotor. Dissertation. Universität Rostock, 2005.
• [19] Kowalewicz A. Eco-diesel engine fuelled with rapeseed oil methyl ester and ethanol. Part 3: Combustion processes. Proc. IMechE, Part D: J. Automobile Engineering. 2006; 220: 1283-1291.
• [20] Labeckas G, Slavinskas S. The effect of rapeseed oil methyl ester on direct injection diesel engine performance and exhaust emissions. Energy Conversion and Management. 2006; 47: 1954-1967.
• [21] Mancaruso E, Vaglio B. M. Premixed combustion of GTL and RME fuels in a single cylinder research engine. Applied Energy. 2012(91); 1 (March): 385-394.
• [22] Ralston A, Wilf H S. Mathematical methods for digital computers. John Wiley. New York 1960.
• [23] Ruan D F, Cheng W L, Lee C F. Comparison of performance and combustion characteristics of diesel fuel and vegetable oils in diesel engine. 2008 SAE International Powertrains, Fuels and Lubricants Congress. Shanghai (China). 2008.
• [24] Scholz C, Starý P. Experimental study of common rail injection diesel engine fuelled with RME and diesel fuel. XLII International Scientific Conference of Czech and Slovak University Departments and Institutions Dealing with the Research of Combustion Engines. Zilina (Slovakia). 2011.
• [25] Szlachta Z. Zasilanie silników wysokoprężnych paliwami rzepakowymi (Feeding of compression ignition engines with rape fuels). WKŁ. Warszawa 2002.
• [26] Yoshida K et al. Effects of RME30 on exhaust emissions and combustion in a diesel engine. SAE 2008–01–2499.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).