Moisturizing the intake air by spraying water in the liquid phase significantly lowers the intake air temperature, mainly due to the high value of latent heat of evaporation. The paper presents a methodology for calculating the parameters of the air-fuel mixture after water injection and during subsequent processes of the Otto cycle: compression, combustion and expansion of exhaust gases. For octane as a fuel, exemplary calculations have been carried out to investigate the effect of water injection on the composition of combustion products and selected parameters of the theoretical Otto cycle (temperature, pressure, output power and thermal efficiency).
W ostatnich latach obserwowany jest dynamiczny rozwój tzw. energetyki odnawialnej w tym energetyki wiatrowej. Cechą charakterystyczną tej formy energii jest niestabilność oraz mała przewidywalność warunków pogodowych. Powoduje to intensyfikację prac nad sposobami magazynowania energii. Jedną z możliwości jest produkcja wodoru poprzez elektrolizę wody. Oprócz wodoru, elektroliza wody produkuje znaczące ilości tlenu. Celem tej pracy jest przeanalizowanie efektów, jakie dałoby wzbogacenie utleniacza w tlen, w stacjonarnych silnikach tłokowych o zapłonie iskrowym. Prace naukowe innych autorów, biorące pod uwagę wszystkie rodzaje spalania w silnikach spalinowych, wykazały niejednoznaczność w wynikach. Wspólna płaszczyzna została znaleziona dla: jednostkowej pracy generowanej przez silnik, przyrostów ciśnienia oraz wskaźników emisji. Przy wszystkich założeniach podczas badań wraz ze wzrostem zawartości tlenu: praca jednostkowa, przyrosty ciśnienia oraz wskaźnik emisji NOx zwiększyły swoją wartość. Pozostałe wartości wskaźników emisji szkodliwych substancji CO i HC okazały się niższe niż w spalaniu w normalnej zawartości tlenu. W ramach pracy opracowano model obliczeniowy bazujący na obiegu Otto celem określenia wpływu zawartości tlenu w utleniaczu na parametry termodynamiczne obiegu. Ponadto, wykonano badania eksperymentalne na silniku o zapłonie iskrowym zasilanym gazem ziemnym Gz50. Jako wynik badań otrzymano przebieg ciśnienia w cylindrze podczas jednego cyklu, strumień wykorzystanego paliwa, udziały molowe gazów toksycznych zawartych w spalinach oraz strumień dodatkowego tlenu.
EN
By the growing importance of unstable wind energy, efforts to creating energy storage system should be considered. One of the possibilities to achieving this goal would be the hydrogen production through water electrolysis process. Besides hydrogen water electrolysis produce significant amounts of oxygen. Aim of this work was the examine effect of oxygen enrichment in the SI engine. Previous research taking into account all the ways of combustion in internal combustion engines (SI, CI, and DF) showed ambiguity in the results. Common ground in the results was found with the case of specific work done by cycle, pressure rises and emissions. They have been found that in every conditions, with the increment of oxygen concentration, specific work done by engine grow as well as the pressure and NOx emission. HC and CO emission found to be lower. Change in efficient wasn’t constant. Authors showed that efficiency is very dependent on the test conditions and assumptions. In this work theoretical engine model was created to examine different oxygen concentrations for various gaseous fuels. Through model maximum temperature in cycle, specific work done by cycle and cycle efficiency were analyzed. Besides theoretical analysis experimental research was carried out. Experiment was conducted on the three cylinder SI engine which was originally adapted to work on the gasoline. As a result achieved: pressure course in the cylinder, emissions, oxygen and fuel flow. Nonetheless through them energetic parameters, maximum temperature and combustion model were analyzed.
W pracy poddano analizie pojazd ratowniczy przystosowany do pracy w zubożonym powietrzu, którego układ zasilania powietrzem został zaopatrzony w zbiornik tlenu i mieszalnik zapewniający utrzymanie koncentracji tlenu 21% w gazowej mieszaninie utleniającej doprowadzanej do silnika. Została podana metodyka wyznaczania składu równowagowego spalin w przemianie ekspansji powstałych ze spalania paliwa o składzie CαHβOγNδ w gazowej mieszaninie utleniającej o znanym składzie. Przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń wybranych parametrów teoretycznego obiegu Otto dla metanu jako paliwa, zadanego współczynnika stechiometrycznego w zależności od składu mieszaniny utleniającej.
EN
The study analyzed the rescue vehicle designed to temporary work in depleted air, which the air supply system was equipped with an oxygen pressure vessel and mixer to maintain an oxygen concentration of 21% in the oxidizing gas mixture supplied to the engine. Was given the methodology for determining the equilibrium combustion products composition (in the expansion stroke) resulting from the combustion of fuel CαHβOγNδ in the gas oxidation mixture of known composition. Paper presents the results of sample calculations of selected parameters of the theoretical Otto cycle for the methane as fuel, depending on the composition of the oxidation mixture and the given equivalence ratio.
The paper presents the theoretical basis and practical implementation of the concept of a five-stroke cycle where an additional expansion of the working medium is achieved in a separate cylinder. The work, carried out at the Cracow University of Technology, constitutes a development of the idea of five-stroke engine. This paper proposes a new theoretical thermodynamic cycle that describes the processes occurring in a five-stroke engine. It has been taken into consideration that the expansion ratio of the engine is twice the compression ratio. At the next step an analysis of the thermodynamic cycle with particular emphasis on its thermal efficiency compared to efficiency of four-stroke engine has been shown. In the second part of the article selected research results of the five-stroke engine built based on the existing four-cylinder spark ignition engine have been presented. A comparison of the total efficiency obtained by the engine in the four- and five-stroke version has been provided. Similar comparisons for specific emission of the selected exhaust components have also been given.
W pracy poddano analizie teoretyczny obieg Otto, w którym uwzględniono dysocjację i recyrkulację spalin. Zestawiono równania bilansowe dla przemian składowych oraz podano zależności termodynamiczne dla gazów traktowanych jak półdoskonałe. Założono, że spaliny w przemianie ekspansji będą miały zmienny skład równowagowy zależny od rodzaju paliwa, współczynnika stechiometrycznego oraz od zmieniających się w tej przemianie temperatury i ciśnienia. Przedstawiono wyniki przykładowych obliczeń dla propanu jako paliwa.
EN
The study analyzes the theoretical Otto cycle, whith dissociation during expansion prosess and exhaust gas recirculation. Balance equations for process components and thermodynamic relations for perfect gases was provided. It was assumed that the composition of expansion gases in the process will be in equilibrium state but variable depending on the composition of the fuel, the equivalence ratio and transient temperature and pressure. The results of sample calculations for propane as fuel was presented.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.