Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Ocena strat cieplnych silnika HCCI z wewnętrzną recyrkulacją spalin na podstawie badań symulacyjnych

100%

Hunicz J. , Gęca M.

|

2014

|

tom nr 6

4555-4563

PL

W pracy przedstawiono analizę strat cieplnych silnika HCCI (ang. Homogeneous Charge Compression Ignition) wykorzystującego wewnętrzną recyrkulację spalin. Aby uzyskać wewnętrzną recyrkulację spalin stosuje się tzw. ujemne współotwarcie zaworów i zredukowany wznios zaworów. Taka modyfikacja układu rozrządu powoduje, że w cyklu pracy silnika 4-suwowego sprężanie występuje dwukrotnie. W związku z tym zwiększa się współczynnik wymiany ciepła pomiędzy czynnikiem roboczym i ściankami komory spalania. Z drugiej jednak strony, temperatura czynnika roboczego podczas spalania jest mniejsza niż w silniku o zapłonie iskrowym (ZI). Wykorzystując model komputerowy silnika przeprowadzono porównawcze obliczenia strat cieplnych silnika w dwóch konfiguracjach; silnika pracującego w trybie HCCI oraz pracującego w trybie ZI. Analiza wykazała, że w trybie pracy HCCI współczynnik przejmowania ciepła przez ścianki komory spalania jest większy, jednakże jest on kompensowany przez niższe temperatury czynnika roboczego. Ponadto, zredukowane straty wymiany ładunku oraz mniejsza entalpia spalin powodują znaczące zwiększenie sprawności cieplnej w stosunku do trybu pracy ZI.

EN

The paper presents an analysis of thermal losses in HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) engine with internal exhaust gas re-circulation. Internal gas re-circulation was achieved using negative valve overlap technique at reduced valve lifts. Application of modified valvetrain operation resulted in dual compression during a single cycle of 4-stroke engine. Consequently, coefficient of heat exchange between in-cylinder gas and the walls of combustion chamber was increased. However, mean in-cylinder temperatures were lower than in spark ignition engines. Using computer simulations of the engine working cycle analysis of heat losses in HCCI combustion versus spark ignition combustion was performed. The obtained results have shown that in the case of HCCI combustion coefficient of heat exchange between the working fluid and the combustion chamber walls was higher than one in the case of spark ignition combustion. However, it was compensated by the lower average in-cylinder temperature. Additionally, reduced gas exchange losses and lower exhaust enthalpy provided an increase in thermal efficiency over the spark ignition combustion.

2

Zastosowanie trójfunkcyjnego reaktora katalitycznego spalin do benzynowego silnika HCCI

84%

Hunicz J. , Gęca M.

|

tom nr 5

137--144, CD1

PL

W pracy przedstawiono szczegółową analizę składu spalin silnika HCCI (ang.: homogeneous charge compression ignition) zasilanego bezpośrednim wtryskiem benzyny, współpracującego z trójfunkcyjnym reaktorem katalitycznym spalin. Proces spalania HCCI uzyskano z wykorzystaniem ujemnego współotwarcia zaworów i wewnętrznej recyrkulacji spalin. Pomiary składu spalin prowadzono przed i za reaktorem katalitycznym za pomocą systemu analitycznego FTIR. Podczas badań zmieniano obciążenie silnika poprzez zmianę ilości paliwa wtryskiwanego do komory spalania. Wyniki badań pokazały znaczący wpływ obciążenia silnika na skład frakcyjny niespalonych węglowodorów. Wśród analizowanych związków na szczególną uwagę zasługuje metan, gdyż związek ten charakteryzuje się wysoką temperaturą utleniania w reaktorze katalitycznym. Pomiary składu spalin za reaktorem potwierdziły nie tylko małą skuteczność utleniania metanu, ale w pewnych warunkach jego produkcję przez układ oczyszczania spalin. Pomimo obniżenia emisji głównych związków toksycznych, emisja poszczególnych węglowodorów może być kłopotliwa dla zastosowań systemów spalania HCCI w świetle przyszłych norm emisyjnych.

EN

In this study a detailed exhaust analysis was performed for homogeneous charge compression ignition (HCCI) engine fuelled with a direct gasoline injection and equipped with a three-way catalytic converter. HCCI combustion was achieved using a negative valve overlap technique resulting in internal gas re-circulation. Exhaust gases compositions were measured upstream and downstream the catalytic converter using FTIR analytical system. Experimental matrix covered different engine loads achieved via variable amount of fuel injected. Obtained results showed significant effect of the engine load on fractional composition of unburned hydrocarbons. Among analyzed species, methane is one of most important, because it exhibits relatively high oxidation temperature in the catalytic converter. Measurements of exhaust compositions downstream the converter not only proved low performance in terms of methane oxidation, but also production of this compound by exhaust after treatment system under some operating conditions. The results revealed that besides reduction of main exhaust toxic components, excessive emission of methane could pose a challenge for application of HCCI engines in the light of future emission standards.

3

Low Temperature Combustion of Jet Propellant-8 Fuel in Compression Ignition Engine with the Low Compression Ratio

84%

Pawlak G. , Płochocki P. , Skrzek T.

Advances in Science and Technology. Research Journal

|

2020

|

tom Vol. 14, no 4

273--283

EN

Jet Propellant-8 (JP-8) is used as a fuel for a standard Compression Ignition (CI) engine instead of diesel oil, especially in the military applications. The properties of a kerosene-type fuel, which is JP-8, encourage us to test different strategies of mixture creation and combustion, which could be more effective for this fuel than these elaborated for diesel oil. The experiment aimed to show whether it is possible to realise an effective Low Temperature Combustion (LTC) strategy in a CI engine with a low compression ratio for JP-8 fuel. The tests were focused on the combustion of a lean homogeneous JP-8/air mixture close to the knock limit. Additionally, the combustion process of the homogeneous mixtures diluted with EGR was examined. The AVL research engine with a common rail system and low compression ratio (CR = 12) was adapted for the tests. In order to create a homogeneous mixture early, multi injection of JP-8 under high pressure (90 MPa) was applied. The results of the HCCI operation were compared to the Partially Premixed Combustion (PPC) mode without EGR, tested on the same engine with a low CR. The experiment showed that it is possible to realise the LTC process for the HCCI engine fueled with JP-8, though the knock limited the engine load. The application of EGR allowed controlling the phase and rate of the heat release. The higher share of EGR made the HCCI engine cycles less repetitive. Generally, for the HCCI engine operation, the CO and total hydrocarbons (THC) emissions were on a high level. The PM emission was also relatively high, whereas NOx was maintained on a low level for all of the examined points.

4

A novel in-cylinder fuel reformation approach to control HCCI engine combustion on-set

84%

Gnanam G. , Haggith D. , Sobiesiak A.

|

tom R. 48, nr 3

37-48

EN

Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) engines have the potential to deliver high thermal efficiencies (when compared to spark ignition engines) coupled with ultra-low NOx emissions and Particulate Matter (PM) for partialload operating regions. However, the inherent absence of Start of Combustion (SOC) or combustion on-set control has been a major obstacle for implementing this technology into production engines. In the present work, a new in-cylinder reformation strategy to control the on-set of combustion has been incorporated into a HCCI engine fuelled with lean ethanol/air mixtures. The objective of the in-cylinder reformation process is to generate hydrogen enriched gas (which includes other intermediate species) from ethanol reformation, which is then used to control the subsequent HCCI cycle combustion on-set. The experimental engine used for the study is a four-stroke, three cylinder In-Direct Injection (IDI) type compression ignition engine which was converted to single cylinder operation for HCCI combustion. A prototype reformation chamber has been designed and fabricated with direct injection capabilities to examine the proposed in-cylinder reformation process. In order to clarify the effects of reformation products on HCCI combustion on-set, experiments were conducted with constant engine speed, initial charge temperature, and engine coolant temperature.The engine performance was evaluated based on cycle-resolved in-cylinder pressure measurements and regulated engineout emissions. The experimental results demonstrate that the proposed in-cylinder reformation strategy is an effective method for controlling HCCI combustion on-set (SOC) and reduces the regulated engine-out emissions. Furthermore, the experimental results indicate that there is an optimal in-cylinder reformation fuelling percentage which will have a positive impact on regular HCCI combustion at given operating conditions.

PL

Silniki o zapłonie samoczynnym zasilane mieszanką jednorodną (HCCI) umożliwiają osiąganie większych wartości sprawności cieplnej w porównaniu do silników o zapłonie iskrowym z jednoczesną ultraniską emisją tlenków azotu NOx oraz cząstek stałych (PM) w zakresie średnich obciążeń silnika. Jednak brak wyraźnego początku spalania (SOC) lub sterowania chwilą samozapłonu stanowią ważną przeszkodę wprowadzenia tej technologii do silników produkcyjnych. W tym artykule omówiono zastosowanie nowej metody sterowania chwilą samozapłonu w silniku HCCI napędzanym ubogimi mieszankami etanol/powietrze, która jest oparta na procesie reformingu paliwa wewnątrz cylindra (polegającym na gazyfikacji i wzbogaceniu w wodór, przyp. red.). Celem tego procesu jest wygenerowanie gazu bogatego w wodór podczas reformingu etanolu, który jest następnie używany do kontroli chwili zapłonu w cyklu HCCI. Do eksperymentu wykorzystano czterosuwowy, trzycylindrowy silnik o zapłonie samoczynnym z wtryskiem pośrednim, który przekształcono w silnik pracujący na pojedynczym cylindrze ze spalaniem typu HCCI. Prototypową komorę do reformingu zaprojektowano i zbudowano z możliwością wtrysku bezpośredniego, w celu przetestowania przebiegu tego procesu wewnątrz cylindra. W celu wyjaśnienia wpływu reformingu na chwilę samozapłonu HCCI, eksperymenty przeprowadzono przy stałej prędkości obrotowej silnika, stałej początkowej temperaturze dawki paliwa oraz czynnika chłodzącego silnika. Pracę silnika oceniano w oparciu o pomiary ciśnienia wewnątrz cylindra i pomiary emisji związków toksycznych. Wyniki eksperymentu pokazują, że proponowany reforming wewnątrz cylindra jest efektywną metodą kontroli chwili zapłonu HCCI, zmniejszającą również emisję. Wskazują one również, że istnieje optymalny procent paliwa poddawanego reformingowi wewnątrz cylindra, który pozytywnie wpływa na spalanie w silnikach HCCI w danych warunkach.