Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Low Speed Pre Ignition : the problem of modern engines

Olszowiec Paweł, Luft Mirosław

Autobusy : technika, eksploatacja, systemy transportowe

|

2019

|

R. 20, nr 12

179--182

EN

The article deals with the issue of knocking occurring in modern turbocharged internal combustion engines at low rotational speeds. The material describes the genesis of the phenomenon, its main causes and research results to prevent the above phenomenon.

PL

Artykuł porusza zagadnienie spalania stukowego występującego w nowoczesnych turbodoładowanych silnikach spalinowych przy niskich prędkościach obrotowych. W materiale opisano genezę zjawiska, jego główne przyczyny oraz wyniki badań pozwalające zapobiegać powyższemu zjawisku.

2

CFD simulations as a support of experimental research in a rapid compression expansion machine facility

Jach A., Pyszczek R., Kapusta Ł. J., Teodorczyk A.

Journal of KONES

|

2018

|

Vol. 25, No. 4

141--147

EN

The main aim of this study to reproduce methane combustion experiment conducted in a rapid compressionexpansion machine using AVL FIRETM software in order to shed more light on the in-cylinder processes. The piston movement profile, initial and boundary conditions as well as the geometry of the combustion chamber with a prechamber were the same as in the experiment. Authors by means of numerical simulations attempted to reproduce pressure profile from the experiment. As the first step, dead volume was tuned to match pressures for a non-combustion (air-only) case. Obtained pressure profile in air compression simulations was slightly wider (prolonged occurrence of high pressure) than in the experiment, what at this stage was assumed to have negligible significance. The next step after adjusting dead volume included combustion simulations. In the real test facility, the process of filling the combustion chamber with air-fuel mixture takes 15 s. In order to shorten computational time first combustion simulations were started after the chamber is already filled assuming uniform mixture. These simulations resulted in more than two times higher maximum pressure than recorded in experiments. It was concluded that turbulence decays quickly after filling process, what was also confirmed by next combustion simulations preceded by the filling process. Then the maximum pressure was significantly decreased but still it was higher than in the experiments. Based on the obtained results it was assumed that the discrepancy noticed in air cases is further increased when combustion is included. Moreover, the obtained results indicated that pre-combustion turbulence level is very low and suggested that either piston profile movement is not correct or there is high-pressure leak in the test facility.

3

Hydroxyl radicals as an indicator of knocking combustion in the dual-fuel compression-ignition engine

Lasocki J., Orliński P., Wojs M. K., Owczuk M., Matuszewska A.

Combustion Engines

|

2017

|

R. 56, nr 1

178--185

EN

The occurrence of knocking combustion is one of the basic problems of dual-fuel compression-ignition engines supplied with diesel oil and gaseous fuel. In order to detect this phenomenon and evaluate its intensity, several methods are commonly used, including the analysis of pressure of working medium in the combustion chamber of the engine or vibrations of certain engine components. This paper discusses the concept of using mass fraction of hydroxyl radicals as the indicator of the occurrence of knocking combustion. Current knowledge on the conditions of hydroxyl radical formation in the engine combustion chamber has been systematized and the results of research on this subject have been presented. Theoretical considerations are illustrated by exemplary results of simulation studies of the combustion process in a dual-fuel compression-ignition engine supplied with diesel oil and methane. The conclusions drawn may be useful for the development of dual-fuel engine control systems.

4

Zjawisko stuku w tłokowym silniku spalinowym

Różycki A.

Logistyka

|

2014

|

nr 6

9179--9189

PL

W artykule zawarto opis zjawiska stuku w tłokowym silniku spalinowym. W pierwszej kolejności opisano to zjawisko w silniku o ZI, w którym jest ono zdefiniowane jako samozapłon mieszanki homogenicznej w strefie niespalonej. Zjawisko to nazywane jest również spalaniem stukowym. Opis spalania stukowe zilustrowano zdjęciami komory spalania, na których widać ognisko samozapłonu. Zawarte zostały także wykresy indykatorowe charakterystyczne dla cykli pracy silnika ze spalaniem stukowym oraz skutki dużej intensywności występowania tego zjawiska w postaci uszkodzeń tłoków. W drugiej części artykułu zdefiniowano zjawisko stuku w silniku o ZS zasilanym tylko ON i dwupaliwowo. W przypadku silnika zasilanego jednopaliwowo wystąpienie zjawiska stuku zdefiniowano jako efekt dużej szybkości narastania ciśnienia nazywając to zjawisko stukiem dieslowskim. W silniku zasilanym dwupaliwowo, na podstawie własnych badań, wykazano, że przy dużych udziałach energetycznych paliwa alternatywnego może wystąpić zjawisko spalania stukowego typowe dla silnika o ZI. Artykuł zawiera również informacje związane z możliwością wykorzystania zjawiska stuku w algorytmach sterujących praca silnika spalinowego.

EN

The present paper presents description of the knock phenomenon in a piston combustion engine. First, this phenomenon was described in a spark ignition engine, where it is defined as a self-ignition of the homogeneous air-fuel mixture in the unburned zone. This phenomenon is also called as knocking combustion. Description of the knocking combustion is illustrated with pictures taken in the combustion chamber, where the self-ignition centre can be seen. The paper presents indicator diagrams typical for engine operating cycles with a knocking combustion as well as effects of high intensity of occurrence of this phenomenon resulted in piston failures. The second part of the paper defines the knock phenomenon in a compression ignition engine fuelled with diesel oil and in a dual-fuel mode. In the case of a single-fuel operation, the occurrence of knock phenomenon was defined as a result of rapid pressure rise and this phenomenon was called as a diesel knock. In the case of a dual-fuel operation, it was stated, basing on the author's own research, that at high energy shares of the alternative fuel, it may occur knocking combustion typical for a spark ignition engine.

5

Limitations of enrichment of gaseous mixture in dual fuel engines

Stelmasiak Z.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2014

|

Vol. 16, no. 4

537--544

EN

Exhaust gases from dual fuel engines are nearly smokeless, while maximal engine load is limited by allowable thermal load, not by smoke limit. This encourages users to enrich gas-air mixture, leading to increased output power of the engine, what partially compensates reduction of maximal output power connected with gaseous fuelling. Excessive enrichment of the charge, resulting from concentration of gas in the gas-air mixture and size of Diesel oil’s dose, can lead to a phenomenon of knocking combustion and thermal overloading, and in result – to serious damage of the engine. In the paper is presented a calculation methodology of maximal enrichment of the gaseous mixture, above which a thermal overloading of the engine can occur. On example of a breakdown of three dual fuel engines of Caterpillar 3516A and SW 680 type, effects of thermal overloading, and a hazards connected with excessive enrichment of the gaseous mixture are shown. Conclusions of a general nature can serve as a guide to selection of control systems to dual fuel engines.

PL

Spaliny silników dwupaliwowych są prawie bezdymne, a maksymalne obciążenie silnika jest ograniczone dopuszczalnym obciążeniem cieplnym, a nie granicą dymienia. Skłania to użytkowników do wzbogacania mieszaniny gaz-powietrze prowadzącego do zwiększania mocy silnika, co częściowo kompensuje zmniejszenie mocy maksymalnej związane z gazowym zasilaniem. Nadmierne wzbogacanie ładunku, wynikające ze stężenia gazu w mieszaninie gaz-powietrze i wielkości dawki oleju napędowego, może prowadzić do zjawiska spalania stukowego i przeciążenia cieplnego, a w efekcie do poważnego uszkodzenia silnika. W pracy przedstawiono metodykę obliczania maksymalnego wzbogacania mieszaniny gazowej, powyżej którego mogą występować przeciążenia cieplne silnika. Na przykładzie trzech awarii silników dwupaliwowych Caterpillar 3516A i SW 680 pokazano skutki przeciążenia cieplnego silnika i niebezpieczeństwa związane z nadmiernym wzbogaceniem mieszaniny gazowej. Wnioski ogólne mogą być wskazówką do doboru sterowania silników dwupaliwowych.

6

Wykorzystanie transformacji Hilberta-Huanga do detekcji spalania stukowego w silnikach benzynowych

Fiołka J.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2013

|

Vol. 54, nr 10

67-69

PL

Spalanie stukowe, występujące w silnikach o zapłonie iskrowym, związane jest z nieprawidłowym przebiegiem procesu spalania mieszanki paliwowo-powietrznej. Zjawisko to, wywołane samozapłonem części mieszanki, powoduje gwałtowny wzrost ciśnienia i temperatury w komorze spalania. Ponadto, obserwujemy wzrost drgań bloku silnika, a także charakterystyczny dźwięk (tzw. stuk). Częste występowanie zjawiska pogarsza sprawność jednostki napędowej oraz zużycie paliwa, a także może prowadzić do uszkodzenia silnika. W artykule zaprezentowano metodę detekcji spalania stukowego opartą na transformacji Hilberta-Huanga. To stosunkowo nowe narzędzie analizy pozwala na dekompozycję wieloskładnikowego niestacjonarnego sygnału na poszczególne składowe. Analizując w ten sposób sygnał ciśnienia, uzyskujemy precyzyjną informację o przebiegu procesu spalania mieszanki paliwowo-powietrznej.

EN

Knocking combustion in spark ignition engines is associated with abnormal combustion of the air-fuel mixture. This phenomenon, caused by the auto-ignition of the mixture, results in a rapid increase in pressure and temperature in the combustion chamber. Moreover, a characteristic „pinging” sound and vibrations of the engine block are observable. Heavy knocking deteriorates the efficiency of the engine, fuel economy and can lead to the engine damage. The paper presents a knock detection method based on Hilbert-Huang transform. This relatively new tool allows the decomposition of a multicomponent nonstationary signal into individual components. Applying this method to the pressure signal, we are able to obtain a precise informationa about the cobustion process.

7

Detection of knocking combustion in a spark ignition engine using optical signal from the combustion chamber

Piernikarski D., Hunicz J., Komsta H.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2013

|

Vol. 15, no. 3

214-220

EN

The aim of the presented research was to investigate spectral properties of the combustion flame with special regard to the detection and estimation of intensity of knocking combustion. Research was made using modified single cylinder test engine with spark ignition (SI) equipped with an optical sensor having direct access to the combustion chamber. Measurements were based on wideband intensity of optical radiation and chemiluminescence phenomena occurring in the combustion flame under the influence of high temperature and pressure. Spectral recordings were done for wavelengths typical for emission of intermediate products, covering the range from 250 nm to 625 nm, including typically investigated radicals like C2, CH, CN, OH. Obtained results confirmed, that occurrence and intensity of knock can be determined on the basis of further signal analysis. Comparison with in parallel recorded indicated pressure have shown that characteristics of emitted spectra is more sensitive to the changing of engine operating conditions.

PL

Celem prezentowanych badań było zbadanie widmowych własności płomienia w komorze spalania ze specjalnym uwzględnieniem możliwości detekcji i oceny intensywnosci spalania stukowego. Badania zostały wykonane na zmodyfikowanym jednocylindrowym silniku o zapłonie iskrowym (ZI), wyposażonym w optyczny czujnik z bezpośrednim dostępem do komory spalania. W pomiarach wykorzystano zjawiska szerokopasmowej emisji optycznej oraz chemiluminescencji towarzyszące spalaniu mieszanki paliwowopowietrznej. Sygnał optyczny poddawano filtracji, wyodrębniając długości fal typowe dla emsji produktów przejściowych, w zakresie od 250 do 625 nm, obejmującym typowe rodniki takie jak C2, CH, CN oraz OH. Uzyskane rezultaty potwierdziły, że pojawienie się i intensywność spalania stukowego mogą zostać ocenione na podstawie dalszej analizy sygnału zarejestrowanego zarówno w szerokim paśmie promieniowania jak i dla widma chemiluminescencji poszczególnych rodników. Porównanie z rejestrowanym równocześnie przebiegiem ciśnienia pokazało, że emitowane widmo jest bardziej wrażliwe na zmiany warunków pracy silnika.

8

Wpływ spalania stukowego na obciążenie układu korbowo-tłokowego z wykorzystaniem oprogramowania MSC ADAMS

Biały M., Wendeker M., Szlachetka M., Magryta P.

Combustion Engines

|

2013

|

R. 52, nr 3

421--427

PL

W artykule przedstawiono wpływ spalania stukowego na obciążenie układu korbowo-tłokowego silnika samochodowego. Spalanie stukowe generuje obciążenie wału korbowego, a tym samym wzrost drgań mechanicznych przenoszonych na korpus silnika. Wzrost amplitudy i częstotliwości drgań może przenosić się na układ napędowy jak i na część pasażerską pojazdu. W oparciu o badania symulacyjne podjęto próbę określenia stopnia wzrostu obciążenia wału korbowego silnika dla procesu spalania z zaburzeniem oraz przy jego braku. W tym celu, w czasie badań hamownianych silnik zasilano oryginalnym paliwem oraz paliwem o wysokiej skłonności do występowania stuku jakim jest wodór gazowy. Rejestrowano przebieg ciśnienia indykowanego w komorze spalania dla pracy normalnej oraz przy występowaniu zjawiska stuku. Wykorzystano je do modelowania sił tłokowych w środowisku CAE, w oprogramowaniu MSC ADAMS, dla modelu bryłowego układu korbowo-tłokowego silnika badawczego. W artykule przeanalizowano wielkość wzrostu obciążenia wału korbowego w przypadku wystąpienia procesu spalania stukowego.

EN

Paper presents the knock influence on the load of the piston-crank system in automotive engine. Knocking combustion generates crankshaft load and increases the mechanical vibrations transmitted to the motor housing. The increase in the amplitude and frequency of vibration can be transmitted on the transmission system and on the passenger part of the vehicle. Based on simulation studies, authors attempted to determine the load increase in the engine for the combustion process with the knocking, and in its absence. For this purpose, during the test, engine was suplly by original fuel and the hydrogen gas wich is a fuel with high propensity to knocking combustion. Indicated pressure in the combustion chamber for normal operation and in the presence of the knocking phenomenon was recorded. This value was used for piston forces simulation in the CAE environment, with the use of MSC ADAMS software for piston-crank system solid model. The article examines the crankshaft load increase in the case of combustion knocking.

9

A dual-fuel compression ignition engine - distinctive features

Luft S.

Silniki Spalinowe

|

2010

|

R. 49, nr 2

33-39

EN

For many years in the Department of Automobiles and Internal Combustion Engines in Technical University of Radom there are carried out investigations on dual-fuel compression ignition engine in which the ignition is initiated by a pilot diesel oil dose and the applied main fuels have properties similar to those applied in spark ignition engines. The tested fuels were methanol, ethanol, LPG and natural gas. Analysis of the obtained results allowed to make some generalizations and to determine advantages as well as problems which should be solved for higher efficiency, power and durability. The paper will present information on efficiency, power, toxic exhaust emission and chosen parameters of combustion process of a dual-fuel compression ignition engine as well as on a difficult to control - knock combustion which may result in lower engine durability and piston crank mechanism failure.

PL

W Zakładzie Pojazdów i Silników Spalinowych Politechniki Radomskiej od kilkunastu lat prowadzone są badania dwupaliwowego silnika o zapłonie samoczynnym, w którym zapłon realizowany jest od inicjującej dawki oleju napędowego, zaś jako paliwa główne wykorzystane były różne paliwa o właściwościach zbliżonych do stosowanych w silnikach o zapłonie iskrowym. Paliwami tymi były: alkohol metylowy, alkohol etylowy, gaz propan-butan, gaz ziemny. Analiza dotychczasowych wyników badań pozwoliła na dokonanie pewnych uogólnień i sformułowanie cech pozytywnych wyróżniających badany silnik, ale także problemów, które należy rozwiązać, by silnik cechował się dużą sprawnością, mocą oraz trwałością. W referacie przedstawione zostaną informacje na temat sprawności takiego silnika, jego mocy, zawartości składników toksycznych w spalinach, wybranych parametrów procesu spalania, a także o trudnym do opanowania zjawisku spalania stukowego prowadzącym do obniżenia trwałości czy też awarii układu tłokowo-korbowego.

10

Wskaźnik intensywności spalania stukowego w dwupaliwowym silniku spalinowym o zapłonie samoczynnym

Różycki A.

Silniki Spalinowe

|

2009

|

R. 48, SC2

346--352

PL

W artykule przedstawiono wyniki pomiarów ciśnienia w cylindrze i drgań głowicy silnika spalinowego o zapłonie samoczynnym zasilanego dwupaliwowo: olejem napędowym (dawka pilotująca inicjująca zapłon) i paliwem gazowym (LPG ). Pomiary wykonywano w wybranych punktach charakterystyk obciążeniowych sporządzanych dla dwóch kątów początku wtrysku dawki pilotującej zapłon ładunku i prędkości obrotowych pokrywających cały zakres pracy silnika. Wykonane pomiary i ich analiza były podstawą do zdefiniowania wskaźnika intensywności spalania stukowego, który może być wykorzystany w algorytmie sterowania tego typu silnikiem, jako bariera w nadmiernym zwiększaniu udziału paliwa w ładunku dostarczanym do cylindra silnika. Przydatność zdefiniowanego wskaźnika intensywności spalania stukowego udokumentowano na wykresach przedstawiających zależność zdefiniowanego wskaźnika od obciążenia we wszystkich punktach wykonanych charakterystyk obciążeniowych. Obliczone wskaźniki intensywności spalania stukowego wrysowano w charakterystyki uniwersalne co pozwoliło na zdefiniowanie obszaru pracy silnika, w którym poziom intensywności spalania stukowego można uznać za dopuszczalny.

EN

The paper presents measurement results of cylinder pressure and cylinder head vibrations of a dual-fuel compression ignition engine fuelled with diesel oil (as a pilot dose) and LPG. The measurements were carried out in chosen points of load characteristics prepared for two values of the pilot dose injection timing and the whole range of engine speed. The carried out measurements allowed to define the knocking combustion intensity index that may be applied in the engine control algorithm as a barrier limiting an excessive fuel share in the charge delivered to the cylinder. Usefulness of the knocking combustion intensity index is confirmed by diagrams presenting this index versus the engine load in all points of the carried out load characteristics. Calculated values of the knocking combustion intensity index were inserted into universal characteristics what allowed to define the area of engine work where the level of knocking combustion intensity may be considered acceptable.

11

Knockdetection using spectral emission of flames

Piernikarski D.

Journal of KONES

|

2009

|

Vol. 16, No. 2

383-392

EN

Introduction of spectrophotometric methods into engine research considerably expands diagnostic possibilities of the work cycle in the internal combustion engine. Spectral analysis enables to determine concentrations of chemically active compounds - radicals, which are temporary present in the flame and do not constitute finał products of the combustion. The aim of the presented research was to investigate spectral properties of the combustion flame with special regard to the detection and estimation of intensity of knocking combustion. Research was made using modifled single cylinder si test engine equipped with an optical sensor having direct access to the combustion chamber. The sensor enabled on-line transmission of the transient optical signal during the combustion through the bundle of optical wave-guides. Measurements were based on the chemiluminescence phenomena occurring in the combustion flame under the influence of high temperature and pressure. Gathered signal was passed to the monochromator. Spectral recordings were done for wavelengths typical of emission of intermediate products, covering the range from 250 nm to 625 nm, including investigated radicals like C2, CH, CN, OH. Obtained results confirmed, that occurrence of knock can be precisely detected on the basis of signal analysis which was recorded for chemiluminescence traces of different radicals. Comparison with in parallel recorded indicated pressure have shown that characteristics of emitted spectra remain in good conformity and are more sensitive to the changing of engine operating conditions.

12

Knock combustion in dual fuel turbocharged compression ignition engines

Róźycki A.

Journal of KONES

|

2009

|

Vol. 16, No. 4

393-400

EN

The paper describes some results of examination of dual fuel turbocharged compression ignition engine, which verify possibility of occurring of knock combustion. The first stage of examination was done with the use of standard fuel system. Dual fuel system was used in the second stage. Diesel provided by common rail system was used for ignition of natural gas, which was treated as a main fuel. The fluctuation of the cylinder pressure and engine head vibration was registered for characteristic points of engine run (maximum torque, maximum power, maximum engine efficiency). The spectrum of vibration of engine head was analyzed. Analysis is based on application of Fast Fourier Transform for calculation of characteristic frequency and maximum values of module of transform. Moreover the factors of knock intensity were calculated. The results ofanalysis confirmed previous results which shown that during combustion in CI engine fluctuation of pressure appear. The fluctuation cause vibration of engine head but frequency of the vibration is characteristic for knock combustion. Characteristic frequency doesn 't depend on gas fuel rate in total fuel, which is provided to the cylinder. The magnitude, which changes is maximum of amplitude of vibration. The results of calculation of knock combustion intensity factor, which is based on maximum of amplitude of engine head vibration shown its suitability for identification of knock combustion.

PL

W artykule opisano wyniki badań weryfikujących możliwość wystąpienia spalania stukowego Drży dwupaliwowym zasilaniu pelnogabarytowego turbodoładowanego silnika o ZS. Pierwszy etap badań przeprowadzony był przy standardowym zasilaniu silnika. W drugim etapie badań silnik zasilany był układem dwupaliwowym. Paliwem inicjującym samozapłon ładunku był olej napędowy podawany przez układ common rail. Paliwem podstawowym był gaz ziemny (CNG). Rejestrowane były zmiany ciśnienia w cylindrze i drgania głowicy w charakterystycznych punktach pracy silnika (maksymalny moment, maksymalna moc i maksymalna sprawność silnika). Analizie poddano widma drgań głowicy w okresie spalania. Analiza polegała na zastosowaniu szybkiej transformaty Fouriera do obliczenia charakterystycznych częstotliwości i wartości maksymalnych modułu transformaty. Ponadto wykonano obliczenia wskaźników intensywności stuku. Wyniki analiz potwierdziły wcześniejsze badania, z których wynikało, że w silniku o zapłonie samoczynnym w okresie spalania występują pulsacje ciśnienia wywołujące drgania głowicy o częstotliwości charakterystycznej dla spalania stukowego. Częstotliwość ta występuje niezależnie od udziału paliwa gazowego w ładunku dostarczanym do cylindra. Wielkością, która ulega zmianie jest maksymalna amplituda pulsacji. Wyniki obliczenia wskaźnika intensywności spalania stukowego opartego na maksymalnej amplitudzie drgań głowicy wykazały jego przydatność do identyfikacji spalania stukowego.