Estimation of the possibility of using a simple thermodynamic model to evaluate the benefits of modifying a real spark ignition engine

• Autorzy: Rak Krzysztof , Cyklis Piotr

Warianty tytułu

PL

Estymacja możliwości zastosowania prostego modelu termodynamicznego do oceny korzyści wynikających z modyfikacji rzeczywistego silnika z zapłonem iskrowym

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Improving engine performance is the general goal of all designers of new cars. Nevertheless, there is and will continue to be a significant number of older cars on the market, where modifications can improve their performance in terms of fuel consumption and emissions, but also in terms of driving properties, giving the user fuel economy and greater driving pleasure. However, before starting the modification, it is worth knowing computationally what final effects we can expect. The paper shows that it can be estimated on the basis of simple thermodynamic calculations based on the basic Otto cycle, where the data for the calculations are very limited: they require geometric dimensions as well as pressure and temperature values provided by the selected compressor. The thermodynamic calculations of the cycle in two versions were shown, and the results were verified on a real engine while driving and related to the results of road tests and the chassis dynamometer.

PL

Poprawa parametrów pracy silników jest generalnym celem wszystkich konstruktorów nowych samochodów. Niemniej jednak na rynku istnieje i długo jeszcze będzie istniała znacząca ilość samochodów starszych, gdzie modyfikacje mogą poprawić ich parametry pracy pod względem zużycia paliwa i emisji, ale także własności jezdnych, dając użytkownikowi oszczędność paliwa i większą przyjemność z jazdy. Przed przystąpieniem do modyfikacji warto jednak wiedzieć obliczeniowo, jakich efektów finalnych możemy się spodziewać. W pracy pokazano, że można to estymować na podstawie prostych obliczeń termodynamicznych, opartych na podstawowym obiegu Otto, gdzie dane do obliczeń są bardzo ograniczone: wymagają wymiarów geometrycznych oraz wielkości ciśnienia i temperatury podawanych przez dobraną sprężarkę. Pokazane zostały obliczenia termodynamiczne obiegu w dwóch wersjach, a wyniki zostały sprawdzone na rzeczywistym silniku w czasie jazdy oraz odniesione do wyników badań drogowych i na hamowni podwoziowej.

Słowa kluczowe

EN

SI engine; turbo-compressor; model; experimental verification

PL

silnik ZI; turbosprężarka; model; weryfikacja eksperymentalna

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Akademii Nauk Stosowanych w Nowym Sączu
• Czasopismo: Journal of Engineering, Energy and Informatics
• Rocznik: 2021
• Tom: No. 1
• Strony: 5--17
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., fot., rys., tab., wykr., wzory

Twórcy

autor

Rak Krzysztof

• State University of Applied Sciences in Nowy Sącz, Institute of Technology, 33-300 Nowy Sącz, Zamenhoffa 1A street

autor

Cyklis Piotr

• State University of Applied Sciences in Nowy Sącz, Institute of Technology, 33-300 Nowy Sącz, Zamenhoffa 1A street

Bibliografia

• Corky, B. (1997). Maximum Boost: Designing, Testing, and Installing Turbocharger systems. Cambridge: BENTLEY ROBERT INC.
• Eriksson, L., Nielsen, L., Brugård, J., Bregström, J., Pettersson, F., Andersson, P. (2002). Modeling of a Turbocharged SI Engine. Annual Reviews in Control, 26(1), 129-137.
• Graham, B. (2003). Forced Induction Performance Tuning. Haynes Publishing.
• Luján, J.M., Climent, H., Novella, R., Rivas-Perea, M.E. (2015). Influence of a low pressure EGR loop on a gasoline turbocharged direct injection engine. Applied Thermal Engineering, 89, 432-443.
• Mahmoudi, A.R., Khazaee, I., Ghazikhani, M. (2017). Simulating the effects of turbocharging on the emission levels of a gasoline engine. Alexandria Engineering Journal, 56(4), 737-748.
• NASIOC. (2006). Downloaded from: https://forums.nasioc.com/forums/showthread.php?t=988825&page=2.
• Rinaldini, C.A., Breda, S., Fontanesi, S., Savioli, T. (2015). Two-Stage Turbocharging for the Downsizing of SI V-Engines. Energy Procedia, 81, 715-722.
• Sendyka, B., Filipczyk, J. (2008). Charging System of Spark Ignition Engine With Two Turbochargers. Czasopismo Techniczne Mechanika, 105, 12, 8-M.
• Szewczyk, W., Wojciechowski, J. (2007). Wykłady z termodynamiki z przykładami zadań. Kraków: Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne.
• Xiang-huan Zu, Chuan-Lei Yang, He-Chun Wang, Yin-Yan Wang. (2019). Experimental study on diesel engine exhaust gas recirculation performance and optimum exhaust gas recirculation rate determination method. Royal Society Open Science, 6(6).
• Zhi, W., Hui, L., Reitz, R.D. (2017). Knocking combustion in spark-ignition. Progress in Energy and Combustion Science, 61, 78-112.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).