Intake valve and combustion chamber deposits formation – the engine and fuel related factors that impacts their growth

• Autorzy: Stępień Z.

Warianty tytułu

PL

Tworzenie osadów na zaworach dolotowych i w komorach spalania silników – czynniki wpływające na wzrost osadów związane z silnikiem i paliwem

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Deposit forming tendency on the internal surfaces of spark ignition engines parts including IVD (Intake Valve Deposits) and CCD (Combustion Chamber Deposits) is one relevant parameter which causes driveability problems, affects engine durability and is of increasing concern in the automobile industry. The paper summarizes knowledge concerning the impact of engine operating conditions and fuel composition on the formation of IVD and CCD. On the basis of literature reviews and one’s own research results, some interesting issues involved in the engine deposit accumulation and factors that influence their growth has been discussed. Until now at the Oil and Gas Institute (INiG) about 380 engine tests in compliance with CEC F-05-93 procedure, and about 220 in accordance with CEC F-20-98 procedure have been performed. This paper also covers description of the effects of deposits build-up on engine performance and its operational properties.

PL

Skłonność do tworzenia osadów na powierzchniach wewnętrznych części silników z zapłonem iskrowym, w tym osadów na zaworach dolotowych (IVD) i w komorach spalania (CCD), jest jednym z najistotniejszych czynników pogarszających właściwości użytkowo-eksploatacyjne pojazdu, oddziałujących na trwałość silnika i wywołujących zaniepokojenie w przemyśle motoryzacyjnym. Artykuł podsumowuje, w skrócie, wiedzę dotyczącą wpływu warunków eksploatacji silnika i składu paliwa na tworzenie IVD i CCD. W oparciu o przegląd literatury i wyniki badań własnych omówiono wiele interesujących zagadnień związanych z narastaniem w silniku osadów i czynnikami wpływającymi na ich wzrost. Dotychczas w INiG wykonano około 380 testów silnikowych zgodnie z procedurą CEC F-05-93 i około 220 zgodnie z procedurą CEC F-20-98. W artykule opisano także skutki tworzenia osadów na osiągi i właściwości eksploatacyjne silnika biorąc pod uwagę mechanizm oddziaływania osadów.

Słowa kluczowe

EN

piston internal combustion engines; intake valve deposits; combustion chambers deposits

PL

tłokowe silniki wewnętrznego spalania; osady na zaworach dolotowych; osady w komorach spalania

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2014
• Tom: R. 70, nr 4
• Strony: 236--242
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., il.

Twórcy

autor

Stępień Z.

• Pracownia Badań Silikonowych i Trybologicznych Zakładu Oceny Właściwości Eksploatacyjnych. Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy ul. Lubicz 25A 31-503 Kraków

Bibliografia

• [1] Altin O., Eser S.: Carbon Deposit Formation from Thermal Stressing of Petroleum Fuels. Prep. Pap.-Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem. 2004, vol. 49(2), pp. 764.
• [2] Ansomboom J., Wuttimongkolchai A., Pannoi S., Fukuda K.: Characterization of Deposits and Effects of Detergent Additive, Olefin Content and Engine Oil on Intake Valve Deposit Formation. SAE Paper 200-01-2856.
• [3] Aradi A. A., Imoehl B., Avery N. L., Wells P. P., Grosser R. W.: The Effect of Fuel Composition and Engine Operating Parameters on Injector Deposits in a High-Pressure Direct Injection Gasoline (DIG) Research Engine. SAE Paper 1999-01-3690.
• [4] Arters D. C., Bardasz E. A., Schiferl E. A., Fisher D. W.: A Comparison of Gasoline Direct Injection and Port Fuel Injection Vehicles, Part I - Fuel System Deposits and Vehicle Performance. SAE Paper 1999-01-1498.
• [5] Arters D. C., Macduff M. J.: The Effect on Vehicle Performance of lnjector Deposits in a Direct Injection Gasoline Engine. SAE Paper 2000-01 -2021.
• [6] CEC F-05-93 - Met Valve Cleanliness in the MB M102E Engine.
• [7] CEC F-20 - Test Method For Met Valve Cleanliness.
• [8] Cheng S. S., Kim C.: Effect of Engine Operating Parameters on Engine Combustion Chamber Deposits. SAE Paper 902108.
• [9] Cheng S. S.: The Impacts of Engine Operating Conditions and Fuel Compositions on the Formation of Combustion Chamber Deposits. SAE Paper 2000-01-2025.
• [10] Daly D. T., Bannon S. A., Fog D. A., Harold S. M.: Mechanism of combustion chamber deposit formation. SAE Paper 941889.
• [11] Daniel K., Aarnink T. J., Gairing M., Schmidt H.: Combustion Chamber Deposits and their Evaluation by a European Performance Test. SAE Paper 2000-01-2023.
• [12] Kalghatgi G. T., Price R. J.: Combustion Chamber Deposit Flaking. SAE Paper 2000-01-2858.
• [13] Kalghatgi G. T.: Combustion Chamber Deposits in Spark-Ignition Engines: A Literature Review. SAE Paper 952443.
• [14] Kalghatgi G. T.: Fuel and Additive Effects on the Rates of Growth of Combustion Chamber Deposits in a Spark Ignition Engine. SAE Paper 972841.
• [15] Laurel J. L., Friel P. J.: Some Properties of carbonaceous deposits accumulated in internal combustion engines. Com¬bustion Flame 1960, vol. 4, pp. 107.
• [16] Mayers P. S., Uyehara O. A., De Young, R.: Fuel Composition and Vaporization Effects on Combustion Chamber Deposits, U.S. Dept. of Energy. Report no. DOE/CS/50020-1, December 1981.
• [17] Nakic D. J., Assanis D. N., White R. A.: Effect of elevated piston temperature on Combustion Chamber Deposit Growth. SAE Paper 940948.
• [18] Palmer F. H.: The Role of Deposit Control Fuel Additives in Automotive Gasoline and Diesel Fuels. ACEA 2004.
• [19] Stepien Z., Oleksiak S., Dybich K.: Ocena wlasciwosci uzytkowych paliw na stanowiskach silnikowych. Nafta-Gaz 2009, nr l, s. 65-74.
• [20] Stepien, Z., Oleksiak, S.: Deposit Forming Tendency in Spark Ignition Engines and Evaluation of Gasoline Detergent Additives Effectiveness. Journal of KONES Powertrain and Transport 2009, vol. 16 no. 2, pp. 421-431.
• [21] Uehara T., Takei Y., Hoshi H., Shiratani K., Okada M., Esaki Y: Study on Combustion Chamber Deposit Formation Mechanism - Influence of Fuel Components and Gasolin Detergents. SAE Paper 971722.
• [22] von Bacho P. S., Sofianek J. K., McMahon C. J.: Engine Test for Accelerated Fuel Deposit Formation on lnjectors Used in Gasoline Direct Injection Engines. SAE Paper 2009-01-1495.
• [23] Xiaohong Xu., Jin C., Quanshan L., Qunaji X.: Effect of Gasoline Property on Formation of intake Valve and Combustion Chamber Deposits. China Petroleum Processing and Petrochemical Technology, 2011, no. 3, vol. 13, pp. 27-32,
• [24] Zahalka T. L., Kulinowski A. M., Malfer D. J.: A Fleet Evaluation of IVD and CCD: Emissions Effects and Correlation to the BMW 3181 and Ford 2.3L IVD Test. SAE Paper 952447
• [25] Zak G., Ziemianski L., Stepien Z., Wojtasik M.: Problemy związane z formowaniem się osadow na elementach ukladow wtryskowych nowoczesnych silników Diesla - przyczyny, metody badań, przeciwdzialanie. Nafta-Gaz 2013, nr 9, s. 702-708.
• [26] Zerda T. W., Yuan S. M., Moor C. A., Leon L.: Surface area, pore size distribution and microstructure of combustion engine deposits. Carbon 1999, 37, pp. 1999-2009.

Uwagi

PL

Artykuł powstał na podstawie pracy statutowej pt.: Modernizacja stanowisk testowych i rozwój procedur badawczych CEC F-05-93 (Mercedes-Benz M102E) oraz CEC F-20-98 (Mercedes-Benz M111) - praca INiG na zlecenie MNiSW; nr archiwalny: DK-4100-56/13, nr zlecenia: 0056/TE/2013.