Analiza spalania stukowego w silniku spalinowym z zapłonem iskrowym

• Autorzy: Szwaja S. , Jamrozik A.

Warianty tytułu

EN

Analysis of combustion knock in the SI engine

• Konferencja: Międzynarodowy Kongres Silników Spalinowych (3 ; 22-24.06.2009 ; Opole, Polska)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule poddano analizie możliwość wystąpienia samozapłonu benzynowej mieszanki palnej podczas jej kontrolowanego spalania w silniku z zapłonem iskrowym. Badania przeprowadzono na numerycznym modelu komory spalania silnika badawczego, który został sporządzony w programie KIVA-3V. Kinetykę reakcji przedpłomieniowych i samozapłonu w obszarze niespalonej mieszanki palnej modelowano za pomocą programu Chemkin. W wyniku modelowania uzyskano przestrzenne rozkłady ciśnienia i temperatury oraz przebieg rozprzestrzeniania się płomienia w komorze spalania silnika. W strefie niespalonej mieszanki wyodrębniono kilka elementów kontrolnych, dla których przeprowadzono analizę obliczeniową możliwości wystąpienia spalania stukowego z uwzględnieniem zwłoki zapłonu.

EN

Auto-ignition of fresh charge in the combustion chamber of the gasoline spark ignited (SI) engine is undesired effect, which can lead to combustion knock onset and consequently can be harmful for the engine. Possibility of self-ignition of gasoline-air mixture in the unburned zone was analyzed in the paper. The investigation was performed on a theoretical model of the research engine combustion chamber prepared in the KIVA software. Thermo-chemistry of preignition reactions and auto-ignition process of gasoline-air mixture in the unburnt zone were simulated with aid of the Chemkin program. As result of modeling, 3D pressure and temperature distributions across the combustion chamber were determined. Additionally, spark initiated flame propagation inside the cylinder was also calculated. Next, several volume elements were defined in the unburnt zone of the in-cylinder combustion chamber. Finally, calculations of ignition delay and auto-ignition onset for these elements were conducted and compared with controlled front flame propagation.

Słowa kluczowe

PL

silnik z zapłonem iskrowym; samozapłon; spalanie stukowe; benzynowa mieszanka palna

EN

SI engine; autoignition; combustion knock; gasoline-air mixture

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Naukowe Silników Spalinowych
• Czasopismo: Silniki Spalinowe
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 48, SC2
• Strony: 128--135
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., wykr.

Twórcy

autor

Szwaja S.

• Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki Politechniki Częstochowskiej

autor

Jamrozik A.

• Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki Politechniki Częstochowskiej

Bibliografia

• [1] Szwaja S., Bhandary K. R., Naber D. J.: Comparisons of hydrogen and gasoline combustion knock in a spark ignition engine. International Journal of Hydrogen Energy vol. 32, pp. 5076-5087, 2007.
• [2] Heywood J. B.: Internal combustion engine fundamentals. McGraw – Hill Book Company 1988.
• [3] Kumar R. H., Antony A. J.: Progressive combustion in SI-Engine – Experimental investigation on influence of combustion related parameters. Sadhana, vol. 33, Part 6, pp. 821-834, 2008.
• [4] Halstead M. P., Kirsch L.J., Quinn C.P.: Autoignition of hydrocarbon fuels at high temperatures and pressures: fitting of a mathematical model. Combustion and Flame 30, 1977.
• [5] http://www.avl.com/
• [6] Wave v5p3 Engine Reference Manual. January 2003.
• [7] http://www.ricardo.com/
• [8] http://www.fluent.com/
• [9] Sazhina E. M., Sazhin S. S., Heikal M. R., Marooney C. J.: The Shell autoignition model: applications to gasoline and diesel fuels. Fuel vol. 78, pp. 389-401, 1999.
• [10] http://www.cd-adapco.com/
• [11] Taschl R., Bogensperger M., Kotnik G., Priesching P., Gouda M.: Flame Propagation and Knock Onset Analysis For Full Load SI Engine Combustion Optimisation Using AVL FIRE. International Multidimensional Engine Modelling User Group Meeting at the SAE Congress, Detroit 2005.
• [12] Hu H., Keck J. C.: Autoignition of Adiabatically Compressed Combustible Gas Mixtures, SAE Paper, no 1987-2110, 1987.
• [13] Cisek J., Szlachta Z.: Correlation Between Autoignition Delay and Cetane Number of Rape Fuels at Varied Diesel Engine Work Conditions. Journal of Kones, Vol. 8, No. 1-2, 2001.
• [14] Amsden A. A.: KIVA-3, a KIVA Program with Block-Structured Mesh for Complex Geometries, Los Alamos National Laboratory, LA-12503-MS. 1993.
• [15] www.llnl.gov/
• [16] Moses E., Yarin A.L.: On Knocking Prediction in Spark Ignition Engines. Combustion and Flame 101, pp. 239-261, 1995.
• [17] Metgalchi M., Keck J.C.: Burning Velocities of Mixtures of Air with Methanol, Isooctane and Indolene at High Pressures and Temperatures. Combustion and Flame 48, pp. 191-210, 1982.