Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Experimental study on performance and emission characteristics of lean burn SI engine fuelled with hydrogen methane blends

Przybyła G., Nagaraja S.

Combustion Engines

|

2015

|

R. 54, nr 3

556--562

EN

An experimental study on the performance and exhaust emissions of a spark ignition engine fueled with methane(CH4)-hydrogen (H2) blends was carried out at a constant speed of 1500 rpm and fixed excess air ratio (λ) of 1.5. The tests were carried out for pure methane and 2 blends (93% (by vol.) CH4 + 7% (by vol.) of H2, 77% (by vol.) CH4 + 23% (by vol.) of H2) at part load conditions in a naturally aspirated, three cylinder engine with a compression ratio of 9.3:1. The effects of hydrogen addition was studied at various spark timing and it is observed that the Maximum Brake Torque timing (MBT) retarded with increase in concentration of hydrogen. The coefficient of variation in indicated mean effective pressure (COVimep) decreases in blends, indicating stable combustion with hydrogen enrichment. A decrease in burn duration is observed and the crank angle at which peak pressure occurred, is tending towards top dead center (TDC) with increase in concentration of hydrogen due to higher laminar flame speed of the mixture enriched with hydrogen. In case of blends, specific emissions of carbon monoxide (CO) and unburned hydrocarbons (HC) decreases. However, there is considerable increase in specific emissions of oxides of nitrogen (NOx).

PL

Przeprowadzono badania eksperymentalne energetycznych parametrów pracy silnika spalinowego ZI oraz jego oddziaływania na środowisko naturalne podczas zasilania mieszaniną metanu z wodorem. Analizowano pracę silnika podczas spalania mieszanki ubogiej (λ = 1,5) przy stałej prędkości obrotowej wynoszącej 1500 obr/min. Badania wykonano dla zasilania czystym metanem oraz dwiema mieszankami o różnym udziale objętościowym wodoru tj. 7% H2, 93% CH4 oraz 23% H2, 77% CH4. Badano wpływ kąta wyprzedzenia zapłonu na przebieg procesu spalania. Zaobserwowano, że optymalna wartość kąta wyprzedzenia zapłonu zmniejsza się dla wyższej zawartości wodoru w mieszance palnej. Ponadto wskaźnik sygnalizujący poziom niepowtarzalności pracy indykowanej w kolejnych cyklach roboczych osiąga niższe wartości dla mieszanek wzbogaconych wodorem, co oznacza stabilniejszy przebieg procesu spalania. Spalanie mieszanek metanu z wodorem prowadzi do nieznacznego ograniczenia emisji CO oraz HC, natomiast wielkość emisji NOx rośnie za sprawą wyższej temperatury spalania dla mieszanki CH4 , H2.

2

Simulation research into the influence of the combustion chamber blowby on the efficiency of a diesel engine

Koszałka G., Gęca M., Suchecki A.

Combustion Engines

|

2014

|

R. 53, nr 3

73--79

EN

Combustion chamber leakage, caused mainly by blowby, results in a reduced engine performance and higher fuel consumption. The blowby rate is, to some extent, determined by the design of the piston-ring-cylinder assembly (PRC) and the blowby rate varies throughout the life of an engine due to wear of the said assembly. The paper presents a quantitative evaluation of the influence of the combustion chamber blowby on the engine performance and fuel consumption on the example of two diesel engines: older generation naturally aspirated indirect injection diesel engine and a modern turbocharged direct injection engine. The assessment was made based on a simulation research using the AVL Boost software and the input data for the calculations were ascertained based on measurements performed on actual objects. The results have shown that a reduction of the blowby by half compared to the values occurring in engines of good technical condition would increase the maximum torque and power by approx. 0.5% for both investigated engines. The results of the simulation have also shown that increases in the blowby occurring in engines after long service lead to increased fuel consumption from 1% to 7% and the lower the engine speed and load the greater theses values.

PL

Nieszczelności komory spalania silnika spalinowego, spowodowane głównie przedmuchami spalin do skrzyni korbowej, są przyczyną mniejszych osiągów silnika oraz większego zużycia paliwa. Wartości natężenia przedmuchów spalin mogą być, w pewnym zakresie, kształtowane przez konstrukcję układu tłok–pierścienie–cylinder (TPC), ponadto zmieniają się one w czasie eksploatacji silnika na skutek zużycia układu TPC. W artykule dokonano ilościowej oceny wpływu nieszczelności komory spalania na osiągi i zużycie paliwa na przykładzie dwóch silników o zapłonie samoczynnym: starszej generacji niedoładowanego silnika z wtryskiem pośrednim oraz nowoczesnego, turbodoładowanego silnika z wtryskiem bezpośrednim. Oceny dokonano na podstawie badań symulacyjnych prowadzonych z wykorzystaniem programu AVL Boost, przy czym dane wejściowe do obliczeń ustalono na podstawie pomiarów przeprowadzonych na obiektach rzeczywistych. Wyniki badań wykazały, że zmniejszenie o połowę przedmuchów spalin, w stosunku do wartości spotykanych w silnikach będących w bardzo dobrym stanie technicznym, pozwoliłoby na zwiększenie maksymalnego momentu obrotowego i mocy maksymalnej o około 0,5% dla obu badanych silników. Wyniki symulacji wykazały również, że spotykane w eksploatacji wzrosty natężenia przedmuchów spalin powodują wzrost zużycia paliwa od 1% do 7%, przy czym wartości te są tym większe, im mniejsze są obciążenie silnika i jego prędkość obrotowa.

3

Analysis of a chosen combustion parameters of dual fuel SI engine fuelled with alcohol and gasoline

Stelmasiak Z., Larisch J., Semikow J.

Silniki Spalinowe

|

2009

|

R. 48, nr 2

26-36

EN

The paper presents comparison of a selected combustion parameters of dual fuel, spark ignited engine run on gasoline and methyl alcohol. To the testing was used a four cylinder Fiat 1100 MPI engine with multipoint injection of gasoline and alcohol to area of inlet valve. Preliminary tests of the engine pointed at significant differences of its performance when the engine was run on alcohol only and on gasoline only [1]. In connection with it an indicator tests were performed in order to determine, on their base, a differences present in runs of combustions of the both fuels. The paper presents comparison of maximal pressure, rate of pressure rise, average temperature of working medium, heat release rate, total angle of combustion and indicated efficiency. These parameters were analyzed both in function of crankshaft rotation angle as well as engine load. Obtained results show at different course of methanol combustion comparing to gasoline. Run of methanol combustion is more rapid, what leads to growth of engine efficiency and increase of maximal cylinder pressures. Growth of working medium temperatures during combustion, what can lead to growth of thermal load of the engine, can be included to disadvantageous phenomena. Performed tests point at necessity of engine tuning modification during feeding with methanol, what would enable to take full benefits of advantageous properties of that fuel. Simultaneously, optimization tests have enabled to restrict disadvantageous effects of combustion of methanol.

PL

W artykule przedstawiono porównanie wybranych parametrów spalania dwupaliwowego silnika o zapłonie iskrowym zasilanego alkoholem metylowym oraz benzyną. Do badań wykorzystano 4-cylindrowy silnik Fiat 1100 MPI z wielopunktowym wtryskiem alkoholu i benzyny w okolice zaworu dolotowego. Badania wstępne silnika wykazały istotne różnice jego parametrów zewnętrznych przy zasilaniu samym alkoholem i samą benzyną [1]. W związku z tym przeprowadzono badania indykatorowe, aby na ich podstawie określić różnice występujące w przebiegu spalania obydwu paliw. W artykule przedstawiono porównanie ciśnienia maksymalnego, szybkości narastania ciśnienia, średniej temperatury czynnika, szybkości wydzielania ciepła, całkowitego kąta spalania oraz sprawności indykowanej. Parametry te analizowano zarówno w funkcji kąta obrotu wału korbowego, jak i obciążenia silnika. Otrzymane wyniki wskazują na odmienny przebieg spalania metanolu w stosunku do benzyny. Przebieg spalania metanolu jest szybszy, co prowadzi do wzrostu sprawności silnika oraz podwyższenia maksymalnych ciśnień w cylindrze. Do niekorzystnych zjawisk należy zaliczyć wzrost temperatur czynnika podczas spalania, co może prowadzić do wzrostu obciążenia cieplnego silnika. Przeprowadzone badania wskazują na konieczność zmian regulacji silnika przy zasilaniu metanolem, które pozwoliłyby w pełni wykorzystać korzystne właściwości tego paliwa. Równocześnie badania optymalizacyjne pozwoliłyby ograniczyć niekorzystne skutki spalania metanolu.

4

Dokładność pomiarów indykowania silnika spalinowego

Jamrozik A., Kociszewski A., Tutak W.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2009

|

R. 55, nr 12

1030-1036

PL

Wyniki indykowania silnika tłokowego, a w szczególności wyniki analizy procesów termicznych zachodzących w cylindrze silnika są w różnym stopniu uzależnione od dokładności pomiarów oraz niepewność uzyskanego wyniku. Wielkościami charakteryzującymi pracę silnika spalinowego pod względem jego osiągów są wskaźniki pracy silnika takie jak: sprawność i ciśnienie indykowane oraz współczynnik niepowtarzalności pracy indykowanej. W pracy przedstawiono analizę błędów pomiarowych i niepewności uzyskanych wyników wyżej wymienionych wielkości podczas indykowania silnika spalinowego o zapłonie iskrowym z komorą wstępną. W wyniku przeprowadzonych obliczeń można stwierdzić, że aby można było wiarygodnie interpretować wyniki analizy indykowania tłokowego silnika spalinowego powinny one zawierać wartości błędów i niepewności pomiarowych, gdyż ich wielkość ma znaczący wpływ na końcowy wynik pomiaru. Na podstawie przeprowadzonej analizy błędów i niepewności pomiarowych wyników procesu indykowania silnika spalinowego można stwierdzić, że wyznaczone główne parametry charakteryzujące prace silnika są obarczone dość znacznym błędem i niepewnością pomiaru. Błąd pomiaru pracy indykowanej silnika badawczego: δLi = 3,1%. Maksymalna wartość niepewności wyznaczenia pracy indykowanej: ΔLii = 5,5%. Błąd pomiaru sprawności indykowanej silnika badawczego: δηi = 6%. Maksymalna wartość niepewności wyznaczenia sprawności indykowanej: Δii = 7,8%. Niepewność wyznaczenia współczynnika niepowtarzalność pracy indykowanej silnika: ΔCOVLi = 8,3%. Wydaje się, że aby można było wiarygodnie interpretować wyniki analizy indykowania tłokowego silnika spalinowego powinny one zawierać wartości błędów i niepewności pomiarowych.

EN

The paper presents the accuracy indication results and thermal process analysis accuracy which occurs in the cylinder of internal combustion engine in particular. The characteristic values of thermal cycle of IC engine are: indicated efficiency, and pressure, and non-repeatability factor of indicated work. The paper presents results of measurement error analysis and uncertainty of above mentioned quantities obtained from indication of spark ignition internal combustion engine with prechamber. The analysis shows that results of indication of piston engine should include information of measurement accuracy values and uncertainty of calculated quantities. This information has significant influence on final measurement results. Errors are the inseparable part of measurement result. Results without given errors are not complete. The indication of internal combustion engine is currently a standard research method which allows us to find out information on temporary parameters of processes in the cylinder of IC engine. The indication of IC engine is generally considered to be very accurate method with good repeatability of results. On the basis of errors analysis and measurement uncertainty affirmed that main parameters are burdened of quite big errors. Indicated work measurement error of test engine equals δLi = 3.1% and indicated work uncertainty ΔLii = 5.5%. Indicated efficiency measurement error equals δηi = 6%. The maximum value of indicated efficiency uncertainty equals Δηii = 7.8%. The maximum value of indication work unrepeatability of this engine equals ΔCOVLi = 8.3%. It seems that to interpretation of analysis results of IC engine indication is necessary to have information on errors and accuracy.

5

Indication errors of engine with two stage combustion system

Jamrozik A., Kociszewski A., Tutak W.

Journal of KONES

|

2009

|

Vol. 16, No. 4

179-193

EN

Paper presents indication results accuracy and accuracy of thermal processes analysis which occurs in the cylinder of internal combustion engine in particular. The characteristic values of thermal cycle of IC engine are: indicated efficiency and pressure and non-repeatability factor of indicated work. Paper presents results of measuring errors analysis and uncertainty of above mentioned quantities obtained from indication of spark ignition internal combustion engine with prechamber. The analysis shows that results of indication of piston engine should included Information of measurement accuracy values and uncertainty of calculated quantities. This information has significant influence on final measurement results. No measurement, regardless of accuracy ofits realization does not give absolutely exact result. The error ofwell-known limits is a part and parcel of the measurement result and the result of the measurement whose errors are not well-known results nothing referring. Indication o f a combustion engine is at present standard- investigative practical method in the sphere of piston-combustion engines, allowing on the transient values registration of parameters processes occurring in the cylinder of the engine and making possible analysis of the influence of different factors on their courses.

PL

Wyniki indykowania silnika tłokowego, a w szczególności wyniki analizy procesów termicznych zachodzących w cylindrze silnika są w różnym stopniu uzależnione od dokładności pomiarów oraz niepewność uzyskanego wyniku. Wielkościami charakteryzującymi pracę silnika spalinowego pod względem jego osiągów są wskaźniki pracy silnika takie jak: sprawność i ciśnienie indykowane oraz współczynnik niepowtarzalności pracy indykowanej. W pracy przedstawiono analizę błędów pomiarowych i niepewności uzyskanych wyników wyżej wymienionych wielkości podczas indykowania silnika spalinowego o zapłonie iskrowym z komorą wstępną. W wyniku przeprowadzonych obliczeń można stwierdzić, że aby można było wiarygodnie interpretować wyniki analizy indykowania tłokowego silnika spalinowego powinny one zawierać wartości błędów i niepewności pomiarowych, gdyż ich wielkość ma znaczący wpływ na końcowy wynik pomiaru. Żaden pomiar, niezależnie od staranności jego wykonania nie daje całkowicie dokładnego wyniku. Błąd o znanych granicach jest nieodłączną częścią wyniku pomiaru, a wynik pomiaru, którego biedy nie są znane jest wynikiem nic niemówiącym.

6

Hydrogen-diesel co-combustion anomalies in a CI engine

Grab-Rogaliński K., Szwaja S.

Journal of KONES

|

2008

|

Vol. 15, No. 2

109-116

PL

W artykule przedstawiono eksperymentalne wyniki z indykowania silnika wysokoprężnego z wtryskiem bezpośrednim oleju napędowego, w którym wodór współspalano z olejem napędowym. Wodór do silnika był doprowadzany przez urządzenie wtryskowe zamontowane na kolektorze dolotowym. Następnie poddano analizie przebiegi ciśnień podczas współspalania wodoru, którego udział energetyczny w całkowitej dawce paliwa wahał się od zera do kilkunastu procent. Pomiary przeprowadzono dla mieszanek ubogich. Analiza numeryczna danych eksperymentalnych pozwoliła uzyskać odpowiedzi na następujące zagadnienia: prędkość spalania, przebieg wydzielania ciepła i spalanie stukowe. Przy niesprzyjających warunkach wodór jako paliwo silnikowe ma skłonności do generowania tzw. „stuku" począwszy już od chwili jego zapłonu w komorze spalania silnika. Takim niesprzyjającym warunkiem w silniku wysokoprężnym jest wysoki stopień sprężania. Z drugiej strony efekt spalania stukowego można złagodzić spalając mieszankę palną przy dużym nadmiarze powietrza, co zostało zaobserwowane w silniku z zapłonem iskrowym zasilanym wodorem. Ponadto, współspalanie wodoru z olejem napędowym w silniku wysokoprężnym powinno przynieść korzyści w postaci zwiększenia sprawności indykowanej silnika, ze względu na przyśpieszenie procesu spalania oraz niższą emisję cząstek stałych PM ze względu na lepsze ujednorodnienie mieszanki palnej. Uzyskane przez autorów rezultaty skłaniają do kontynuacji badań w zakresie wykorzystania wodoru jako paliwa, nie tylko dla silnika z zapłonem iskrowym, ale również dla silnika z zapłonem samoczynnym, w którym zapłon inicjowany byłby pilotową dawką oleju napędowego.

EN

Hydrogen as an engine fuel has tendency to generate knock, which starts from ignition in a combustion chamber under unfavorable conditions. In the CI engine such the unfavorable condition is high compression ratio (CR). Anyway, knock effect should be reduced. Burning lean air-fuel mixture is the effective method to achieve combustion without knock. Furthermore, burning diesel with hydrogen should increase the engine indicated efficiency due to increase of a combustion speed, which can be expressed by the mass fraction burnt (MFB). Hydrogen addition should also reduce the PM emission in the exhaust. The experimental results of indicating a compression ignition (CI) direct injection engine, in which hydrogen with diesel was co-combusted, are presented in the paper. Hydrogen was delivered to the engine cylinder by an injector mounted on an intake manifold. Hydrogen was injected at amount in the range of 0 to few percent of its energy share in relation to the entire energy of both diesel and hydrogen doses. Investigation was performed for lean air-hydrogen-diesel combustible mixture. The experimental data analysis makes it possible to find several correlations as follows: mass fraction burnt (MFB), coefficient of variation of indicated mean effective pressure (COVpi) and combustion knock intensity with the hydrogen energy share. The results of investigation obtained by authors induce to continue research on hydrogen as fuel not only for the SI engine but also for the CI engine, where hydrogen would assist diesel or it would be considered as basic fuel ignited by a diesel pilot.

7

Hydrogen-diesel co-combustion anomalies in a CI engine

Grab-Rogaliński K., Szwaja S.

Journal of KONES

|

2008

|

Vol. 15, No. 3

163-170

PL

W artykule przedstawiono eksperymentalne wyniki z indykowania silnika wysokoprężnego z wtryskiem bezpośrednim oleju napędowego, w którym wodór współspalano z olejem napędowym. Wodór do silnika był doprowadzany przez urządzenie wtryskowe zamontowane na kolektorze dolotowym. Następnie poddano analizie przebiegi ciśnień podczas współspalania wodoru, którego udział energetyczny w całkowitej dawce paliwa wahał się od zera do kilkunastu procent. Pomiary przeprowadzono dla mieszanek ubogich. Analiza numeryczna danych eksperymentalnych pozwoliła uzyskać odpowiedzi na następujące zagadnienia: prędkość spalania, przebieg wydzielania ciepła i spalanie stukowe. Przy niesprzyjających warunkach wodór jako paliwo silnikowe ma skłonności do generowania tzw. "stuku" począwszy już od chwili jego zapłonu w komorze spalania silnika. Takim niesprzyjającym warunkiem w silniku wysokoprężnym jest wysoki stopień sprężania. Z drugiej strony efekt spalania stukowego można złagodzić spalając mieszankę palną przy dużym nadmiarze powietrza, co zostało zaobserwowane w silniku z zapłonem iskrowym zasilanym wodorem. Ponadto, współspalanie wodoru z olejem napędowym w silniku wysokoprężnym powinno przynieść korzyści w postaci zwiększenia sprawności indykowanej silnika, ze względu na przyśpieszenie procesu spalania oraz niższą emisję cząstek stałych PM ze względu na lepsze ujednorodnienie mieszanki palnej. Uzyskane przez autorów rezultaty skłaniają do kontynuacji badań w zakresie wykorzystania wodoru jako paliwa, nie tylko dla silnika z zapłonem iskrowym, ale również dla silnika z zapłonem samoczynnym, w którym zapłon inicjowany byłby pilotową dawką oleju napędowego.

EN

Hydrogen as an engine fuel has tendency to generate knock, which starts from ignition in a combustion chamber under unfavourable conditions. In the CI engine such the unfavourable condition is high compression ratio (CR). Anyway, knock effect should be reduced. Burning lean air-fuel mixture is the effective method to achieve combustion without knock. Furthermore, burning diesel with hydrogen should increase the engine indicated efficiency due to increase of a combustion speed, which can be expressed by the mass fraction burnt (MFB). Hydrogen addition should also reduce the PM emission in the exhaust. The experimental results of indicating a compression ignition (CI) direct injection engine, in which hydrogen with diesel was co-combusted, are presented in the paper. Hydrogen was delivered to the engine cylinder by an injector mounted on an intake manifold. Hydrogen was injected at amount in the range of 0 to few percent of its energy share in relation to the entire energy of both diesel and hydrogen doses. Investigation was performed for lean air-hydrogen-diesel combustible mixture. The experimental data analysis makes it possible to find several correlations as follows: mass fraction burnt (MFB), coefficient of variation of indicated mean effective pressure (COVpi) and combustion knock intensity with the hydrogen energy share. The results of investigation obtained by authors induce to continue research on hydrogen as fuel not only for the SI engine but also for the CI engine, where hydrogen would assist diesel or it would be considered as basic fuel ignited by a diesel pilot.

8

Lean mixtures combustion in SI gas engine with prechamber

Jamrozik A., Cupiał K., Kociszewski A.

Journal of KONES

|

2004

|

Vol. 11, No. 1-2

245-252

EN

Engines of heterogeneous mixtures two-stage combustion system with sectional combustion chamber give the possibility of significantly greater fuel depletion (average lambda asymptotic to 2) than it is possible in classical engines of homogeneous mixtures single-stage combustion system (maximum lambda a ~ 1,5). The paper presents the results of research of experimental engine with two-stage combustion system powered by propane-butane for three different values of energetic share of fuel delivered to the prechamber in total energy delivered in fuel to the inlet system and to prechamber: Q in/Q tot = 2,5%, 5% and 8%. Values of indicated work, indicated efficiency, non repeatahility factor of indicated work were obtained as a result of the research. Toxic components emission in exhaust gases of the two-stage combustion engine was measured and compared with current standards of those components emission applying to gas engine dedicated to HDV (Heavy Duty Vehicle) and stationary SI engines powered by gaseous fuel.

PL

Silniki z dzieloną komorą spalania realizujące dwustopniowy proces spalania mieszanek heterogenicznych dają możliwość znacznie większego zubożenia mieszanki palnej (średnio lambda asymptotyczna do 2) niż jest to możliwe w silnikach konwencjonalnych spalających ładunki homogeniczne w systemie jednostopniowym (maksymalnie lambda asymtotyczna do 1,5). W pracy przedstawiono rezultaty badań silnika eksperymentalnego z dwustopniowym systemem spalania zasilanego gazem propan-butan dla trzech wartości udziału energii dostarczonej w paliwie do komory wstępnej, do sumy energii dostarczonej w paliwie do układu dolotowego i do komory: Qu/Q in/Q cat= 2,5%, 5% / 8%. W wyniku badań otrzymano wartości jednostkowej pracy indukowanej, sprawności indykowanej, współczynnika niepowtarzalności jednostkowej pracy indykowanej. Zmierzone na stanowisku badawczym wartości emisji toksycznych składników spalin silnika z dwustopniowym systemem spalania porównano z obowiązującymi normami emisji tych składników dotyczącymi gazowych silników przeznaczonych do pojazdów HDV (Heavy Duty Vehicle) i stacjonarnych silników ZL zasilanych paliwem gazowym.