Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Results of the investigation of the piston engines with the catalytic prechamber

Łapucha R.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2002

|

z. 3-4 (170-171)

106-124

EN

In the present work it is proposed to improve the efficiency of an Otto engine by a substantial increase of the compression ratio, the use of a lean mixture and the application of the prechamber with a catalytic insert. For experiments the single cylinder Diesel engine ICA90 was selected. Modification of Diesel engine to the Otto cycle was performed, by replacing the fuel injector with prechamber, equipped with the catalytic insert and with the non catalytic steel insert. As a fuel ignition plug. For this configuration of the engine the geometric compression ratio was in the range [eta]=15.0-15.4. The modified engine operates stable both with injection of the fuel to the collector and with direct injection of the fuel to the cylinder. Experiments were performed with three different catalysts (Ni, Pt and NiCr) and with the non catalytic steel insert. As a fuel unleaded gasoline with two different octane numbers: ON98 and ON95 were used. The specific fuel consumption of the engine with Ni catalytic insert was lower then for basic Diesel engine ICA90 in the whole range of the engine speed.

PL

Przedstawiono możliwości zwiększenia sprawności silnika w obiegu Otto przez znaczący wzrost stopnia sprężania, użycie ubogich mieszanek i zastosowanie komory wstępnej z wkładką katalityczną. Do badań wybrano jednocylindrowy silnik wysokoprężny 1CA90. Modyfikację silnika wysokoprężnego do obiegu Otto przeprowadzono przez zastosowanie, w miejsce wtryskiwacza oleju napędowego, komory wstępnej wyposażonej we wkładkę katalityczną i świecę zapłonową. Dla tego układu silnika stopień geometryczny sprężu zawierał się w przedziale [eta] = 14,4-15,0. Zmodyfikowany silnik działał stabilnie, tak z układem wtrysku paliwa do kolektora, jak i z bezpośrednim wtryskiem paliwa do cylindra. Badanie przeprowadzono trzema rodzajami katalizatorów (Ni, Pt i NiCr) i dla porównania z wkładką ze stali niskowęglowej. Jako paliwo używano benzyny bezołowiowej o różnych liczbach oktanowych LO98 i LO95. Wersja silnika z wkładką katalityczną Ni wykazała niższe jednostkowe zużycie paliwa niż dla wyjściowego silnika wysokoprężnego w całym zakresie prędkości obrotowej silnika.

2

Investigation of the torch-ignition in a lean-burn internal combustion engine with catalytic prechamber

Łapucha R., Mazurkiewicz J.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2002

|

z. 3-4 (170-171)

99-105

EN

In the present work it is proposed to improve the efficiency of an Otto engine by a substantial increase of the compression ratio, the use of a lean mixture and the application of the prechamber with a catalytic insert. For experiments the four cylinder engine Ford FSD 425 was selected Modification of Diesel engine to the Otto cycle was performed, by replacing the fuel injectors with prechambers, equipped with the catalytic insert and ignition plugs. For this configuration of the engine the geometric compression ratio was in the range [eta]=15,5-16. Investigation showed that for the engine with the torch-ignition the range of stable operation depends on: 1) method of creation of the torch-ignition, 2) kind of the catalyst and 3) kind of the fuel. The torch-ignition in the prechamber can be created by means of: 1) the spark ignition, 2) the spark-catalytic ignition and 3) the pure catalytic ignition. Experiments were performed with two kinds of catalysts (Pt and Ni) and unleaded petrol ON 98 and ON 95. Investigation showed that for the engine with the spark-catalytic ignition, the range of the stable operation was the widest for the Ni catalyst and ON 98 unleaded petrol (1,38 < L < 1,63). In the case of unleaded petrol ON 95, the range of the stable operation is shifted in leaner mixtures direction. Emissions of HC and CO and the specific fuel consumption ge are the lowest for the engine with the pure catalytic ignition and then for the spark-catalytic ignition.

PL

Przedstawiono propozycję zwiększenia sprawności silnika tłokowego o obiegu Otto przez znaczący wzrost stopnia sprężenia, użycie ubogich mieszanek i zastosowanie komory wstępnej z wkładką katalityczną. Do badań wybrano 4-cylindrowy silnik Ford FSD 425. Modyfikację silnika wysokoprężnego do obiegu Otto przeprowadzono przez zastosowanie w miejsce wtryskiwaczy paliwa komory wstępnej z wkładką katalityczną i świecą zapłonową (zapłon żagwiowy). Dla tego układu silnika geometryczny stopień sprężania zawierał się w przedziale [eta] = 15,5-16,0. Badania wykazały, że dla silnika z zapłonem żagwiowym zakres stabilnego działania zależy od: 1) sposobu wytwarzania zapłonu żagwiowego; 2) rodzaju katalizatora i 3) rodzaju paliwa. Zapłon żagwiowy w komorze wstępnej może być wytwarzany przez: 1) zapłon iskrowy, 2) zapłon iskrowo-katalityczny i 3) czysty zapłon katalityczny. Badania przeprowadzono z dwoma rodzajami katalizatorów (Pt i Ni) oraz benzyną bezołowiową o liczbach oktanowych LO98 i LO95. Badania wykazały, że dla silnika z zapłonem iskrowo-katalitycznym zakres stabilnego działania był najszerszy dla katalizatora Ni i benzyny bezołowiowej LO98 (1,38 < l < 1,63). W przypadku zastosowania benzyny bezołowiowej LO95 zakres stabilnego działania jest przesunięty w bardziej ubogi zakres dzialania. Jednostkowe zużycie paliwa ge oraz emisja HC i CO są najniższe dla silnika z zapłonem czysto katalitycznym, a następnie dla silnika z zapłonem iskrowo-katalitycznym.

3

Catalytic properties of the hydrocarbon gases and vapors in airignition

Łapucha R., Mazurkiewicz J., Jarosiński J.

Prace Instytutu Lotnictwa

|

2002

|

z. 3-4 (170-171)

89-98

EN

The experimental setup with preheated test chamber for determining properties of catalyst and fuels has been designed Ignition and autothermal behavior of the heterogeneous (catalytic) oxidation reaction in air of technical methane, propane-butane mixture and vapors of unleaded gasoline, diesel oil and ethyl alcohol over heated catalyst were studied in a flow reactor. Three types of catalyst were used: the three component (Pt-Pd-Th)/MgO, Pt/MgO and Pt wire. The characteristic temperature of the catalyst tc as a function of an excess air coefficient [lambda] were plotted. It has been determined experimentally that the limits of the heterogeneous (catalytic) oxidation are much broader then flammability limits for homogeneous mixtures. For mixtures of air-unleaded gasoline vapor or air-ethyl alcohol vapor with the Pt/MgO catalyst or a thin Pt wire, direct passage from heterogeneous ignition on the surface of the catalyst to the homogeneous ignition of the mixture within the region of the catalyst is possible.

PL

Przygotowano stoisko badawcze z komora grzewczą w celu określenia własności katalizatorów i paliw. Badano dla przepływu ciągłego przebiegi zapłonu i autotermicznych (samopodtrzymujących się) heterogenicznych reakcji utleniania w obszarze podgrzewanego katalizatora, dla mieszanek z powietrzem: metanu technicznego, mieszanin propan-butan oraz par benzyny bezołowiowej, par oleju napędowego i par alkoholu etylowego. Badania przeprowadzono dla trzech rodzajów katalizatorów: trójskładnikowego (Pt-Pd-Th)/MgO, Pt/MgO i drucika Pt. Przedstawiono wykresy charakterystycznych temperatur katalizatorów w funkcji współczynnika nadmiaru powietrza [lambda]. Ustalono, że granice heterogenicznych (katalitycznych) reakcji utleniania są znacznie szersze, niż granice palności mieszanek jednorodnych. Stwierdzono eksperymentalnie, że dla przepływu mieszanek alkoholu etylowego - powietrze w obszarze katalizatorów Pt/MgO i drucika Pt możliwe jest bezpośrednie przejście z zapłonu heterogenicznego na powierzchni katalizatora do jednorodnego zapłonu w całym obszarze przepływu.

4

Application of a catalyst in internal combustion engines

Mazurkiewicz J., Jarosiński J., Łapucha R.

Journal of KONES

|

1999

|

Vol. 6, No. 1-2

95-101

EN

Present study proposes to improvement of the efficiency of an Otto engine, by the application of a catalyst, substantial increase of the compression ratio and the use of a lean mixture. The concept proposed for catalytic aided ignition and combustion consists in the use of a prechamber, with a catalytic insert, as an integral part of the combustion system. The prechamber comprises of no moving elements and is fed with the same flammable mixture as the main combustion chamber. The development of catalyst-aided ignition and combustion in four-cylinder engine showed an efficiency increase of up to 20 % and a pollution reduction of the combustion gases. A special test stand to study the influence of the temperature and the flow velocity on the catalytic properties of different materials and fuels has been applied. A method for producing ceramic catalysts based on combustion synthesis has been developed.