ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

Transkrypt

1 ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014 Andrzej Ambrozik 1, Tomasz Ambrozik 2, Dariusz Kurczyński 3, Piotr Łagowski 4 ADAPTACJA SILNIKA PERKINS 1104D-E44TA Z UKŁADEM ZASILANIA COMMON RAIL DO ZASILANIA GAZEM ZIEMNYM CNG 1. Wstęp Gaz ziemny jest paliwem, które w przyszłości może być powszechnie stosowane do zasilania tłokowych silników spalinowych [1, 2, 3, 4]. Jest on naturalnym paliwem występującym w samodzielnych złożach lub towarzyszy pokładom ropy naftowej. Po wydobyciu wymaga jednak osuszenia i czasami odsiarczenia. W zależności od źródła z którego pochodzi może zawierać w swoim składzie od 85 do 99% metanu. Ponadto zawiera etan, propan, butan i różne ilości innych węglowodorów oraz zanieczyszczenia: azot, dwutlenek węgla, siarkowodór argon i inne [5, 6]. Do zasilania silników samochodowych stosowany jest gaz ziemny o zawartości metanu powyżej 90%. Może być magazynowany w dwóch postaciach: sprężony gaz ziemny CNG, ciekły gaz ziemny LNG. Aktualnie do zasilania silników częściej stosowany jest sprężony gaz ziemny CNG. W Polsce gaz ziemny nie jest powszechnie stosowany do zasilania silników. Podstawowym powodem tego jest brak infrastruktury tankowania gazem ziemnym zbiorników samochodowych. Na Świecie jednak paliwo to stosowane jest w coraz większym zakresie do zasilania silników napędzających środki transportu. Wzrasta ilość eksploatowanych silników zasilanych gazem ziemnym zarówno w samochodach ciężarowym jak i osobowych. Zastosowanie gazu ziemnego do zasilania samochodowych silników spalinowych pozwala na spełnienie rygorystycznych norm emisji spalin bez konieczności stosowania skomplikowanych układów do ich neutralizacji. W przyszłości gaz ziemny może stać się jednym z podstawowych paliw stosowanych do zasilania silników spalinowych, w tym również w Polsce. Za zastosowaniem tego paliwa przemawiają następujące jego zalety: dostępność, uniezależnienie się od ropy naftowej, mniejsza emisja szkodliwych składników spalin (tlenku węgla CO, dwutlenku węgla CO 2, tlenków azotu NO x i cząstek stałych PM), cena zakupu oraz cichsza praca silnika. 2. Właściwości paliwa do zasilania silników ZS Olej napędowy jest konwencjonalnym paliwem stosowanym do zasilania tłokowych silników spalinowych o zapłonie samoczynnym. Stanowi on mieszaninę węglowodorów, zawierających atomów węgla w cząsteczce, których temperatura wrzenia jest od 150 C do 380 C [7]. Surowcem służącym do jego otrzymywania jest ropa naftowa. Olej napędowy uzyskuje się w wyniku destylacji ropy naftowej i wtórnej przeróbki frakcji ciężkich, pozostałych po destylacji ropy naftowej (hydrokrakowanie, krakowanie katali- 1 prof. dr hab. inż. Andrzej Ambrozik, Katedra Pojazdów Samochodowych i Transportu Wydziału Mechatroniki i Budowy Maszyn Politechniki Świętokrzyskiej 2 dr inż. Tomasz Ambrozik, Katedra Pojazdów Samochodowych i Transportu Wydziału Mechatroniki i Budowy Maszyn Politechniki Świętokrzyskiej 3 dr inż. Dariusz Kurczyński, Katedra Pojazdów Samochodowych i Transportu Wydziału Mechatroniki i Budowy Maszyn Politechniki Świętokrzyskiej 4 dr inż. Piotr Łagowski, Katedra Pojazdów Samochodowych i Transportu Wydziału Mechatroniki i Budowy Maszyn Politechniki Świętokrzyskiej 61

2 tyczne). W skład olejów napędowych wchodzą przede wszystkim węglowodory parafinowe i naftenowe, jak również węglowodory aromatyczne. Otrzymywany w ten sposób olej napędowy nie koniecznie spełnia wymagania mu stawiane. Jego właściwości są modyfikować poprzez wprowadzanie specjalnych dodatków, czyli substancji, które dodane w małych ilościach poprawiają określone ich właściwości eksploatacyjne. Ilości poszczególnych grup węglowodorowych w oleju napędowym, decyduje o jego właściwościach fizykochemicznych. Mają one wpływ na własności eksploatacyjne silników, zwłaszcza na toksyczność spalin oraz efektywność jego pracy. W silniku o zapłonie samoczynnym odmierzona dawka paliwa, określona na podstawie warunków jego pracy. Ze względu na możliwość uzyskania maksymalnej pracy indykowanej wtryskiwana jest ona do cylindra na krótko przed tym jak powinien rozpocząć się proces spalania w cylindrze. Czas liczony od rozpoczęcia wtrysku paliwa do cylindra do momentu jego samozapłonu, nazywany opóźnieniem samozapłonu i zależy on od właściwości paliwa którym zasilany jest silnik. Paliwa do silników ZS muszą odznaczać się dużą zdolnością do rozpylania, odparowywania i mieszania się z powietrzem, tak aby zapewnić łatwy rozruch silnika, efektywność jego pracy oraz dużą jego trwałość i niezawodność. Podstawowym wymogiem stawianym olejom napędowym jest łatwość ich samozapłonu po wtryśnięciu do cylindra oraz całkowite i zupełne spalanie. Wpływ na to mają takie czynniki jak: skład frakcyjny, lotność, lepkość, gęstość, napięcie powierzchniowe, temperatura mętnienia i krzepnięcia, zawartość wody i ilość znajdujących się w nich zanieczyszczeń mechanicznych. Najlepsze właściwości samozapłonowe mają węglowodory parafinowe o długich, prostych łańcuchach nasyconych [8]. Są one najmniej odporne na utlenianie. Wadą węglowodorów parafinowych jest wysoka temperatura krzepnięcia, co w niskich temperaturach powoduje blokowanie przepływu paliwa i unieruchomienie silnika. Węglowodory naftenowe cechują się większą odpornością na utlenianie niż węglowodory parafinowe. Największy okres opóźnienia samozapłonu mają węglowodory aromatyczne i jest on tym większy im więcej pierścieni węglowych zawartych jest w cząsteczce [9]. Duża zawartość węglowodorów aromatycznych w paliwie wydłuża okres opóźnienia samozapłon paliwa, powoduje tworzenie się nagarów w komorze spalania i zwiększa emisję cząstek stałych. Stwarza to konieczność ograniczania ilości węglowodorów aromatycznych. Ponadto dąży się do ograniczenia zawartości w olejach napędowych ciężkich węglowodorów, zmniejszenia zawartości siarki, utrzymania ich odpowiedniej smarności oraz utrzymania gęstości w dość wąskim przedziale tolerancji [10, 11]. Poza tym zwiększa się wartość liczby cetanowej celem skrócenia okresu opóźnienia samozapłonu. 3. Możliwości zasilania silników ZS paliwami gazowymi Jednym z kierunków rozwoju współczesnych silników spalinowych o zapłonie samoczynnym jest poszukiwanie i stosowanie do ich zasilania różnych paliw alternatywnych [12, 13, 14, 15, 16, 17]. Paliwami alternatywnymi, którymi mogą być zasilane silniki spalinowe ZS mogą być: oleje roślinne, estry olei roślinnych, etery, alkohole, paliwo LPG, gaz ziemny, biogaz, wodór czy też paliwa syntetyczne. Silniki o zapłonie samoczynnym przez lata przystosowane zostały do zasilania olejem napędowym, czyli paliwem charakteryzującym się dobrymi właściwościami samozapłonowymi, czyli wysoką liczbą cetanową. Paliwa gazowe cechują się wysoką liczbą oktanową i tym samym odpornością na samozapłon. Powoduje to trudności w stosowaniu paliw gazowych, głównie LPG i gazu ziemnego, do zasilania silników ZS. Możliwe są dwa sposoby zasilania silników o zapłonie samoczynnym gazem ziemnym. Pierwszy z nich to przystosowanie silnika tylko do zasilania gazem ziemnym. Wówczas w takim silniku zmniejsza 62

3 się stopień sprężania oraz wprowadza układ zapłonowy. Tym samym zyskuje on cechy silnika o zapłonie wymuszonym. Silnik ZS przystosowany do jednopaliwowego zasilania gazem ziemnym ma wyższy stopień sprężania niż silnik ZI i nie można go już zasilać olejem napędowym. Wyższy stopień sprężania takiego silnika pozwala w pełni wykorzystać właściwości gazu ziemnego a zwłaszcza wysokiej liczby oktanowej, wyższej niż dla benzyn. Drugi sposób to dwupaliwowe, mieszane zasilanie silników o zapłonie samoczynnym gazem ziemnym i zmniejszoną dawką oleju napędowego lub samym olejem napędowym (dual-fuel). W przypadku jednoczesnego zasilania silnika gazem ziemnym i olejem napędowym, gaz ziemny doprowadzany jest do układu dolotowego silnika lub bezpośrednio do cylindra silnika zanim nastąpi wtrysk oleju napędowego. Wytworzona mieszanina powietrze-gaz ziemny sprężana jest w cylindrze silnika a jej zapłon następuje na skutek wtrysku zmniejszonej dawki oleju napędowego do cylindra tuż przed końcem procesu sprężania. Doprowadzanie gazu ziemnego do silnika może być realizowane na różne sposoby. Może się to odbywać za pomocą: mieszalnika, głowicy wtryskiwaczy, wtryskiwacza wprowadzającego paliwo przed zawór ssący, indywidualnego wtryskiwacza w komorze spalania, dwupaliwowego (dwudrożnego) wtryskiwacza w komorze spalania. Gaz ziemny w instalacjach zasilania samochodów może być przechowywany w dwóch postaciach: sprężonej CNG lub ciekłej LNG. Gaz ziemny w postaci sprężonej przechowywany jest przy ciśnieniu maksymalnym około 25 MPa. Wadą takiego rozwiązania jest dużo niższa gęstość energetyczna niż w przypadku paliwa węglowodorowego. Drugi sposób przechowywania gazu ziemnego jest możliwy przy zastosowaniu specjalnych zbiorników kriogenicznych o izolacji proszkowo-próżniowej [18]. Wówczas gęstość energetyczna jest zbliżona do tej, jaka jest w przypadku konwencjonalnego paliwa węglowodorowego. 4. Stanowisko hamowniane z silnikiem PERKINS 1104D-E44TA Stanowisko hamowniane z układem zasilania silnika gazem ziemnym CNG składa się z ramy, na której osadzony jest hamulec elektrowirowy o mocy 200 kw z kompletnym sterowaniem oraz silnik spalinowy o zapłonie samoczynnym firmy PER- KINS 1104D-E44TA. Dane techniczne hamulca elektrowirowego typu AMX 200/6000 firmy ELEKTROMEX CENTRUM przedstawiono w tabeli 1. Silnik PER- KINS 1104D-E44TA wyposażony jest układ zasilania Common Rail i spełnia normę emisji spalin Tier 3. Silnik sterowany jest za pomocą elektronicznej jednostki sterującej. Podstawowe dane techniczne silnika PERKINS 1104D-E44TA przedstawiono w tabeli 2, a jego zewnętrzną charakterystykę prędkościową na rysunku 1. Stanowisko hamowniane wyposażone jest w komputer stacjonarny wraz z oprogramowaniem firmy Automex do automatyzacji i wizualizacji przebiegu badań. W skład stanowiska wchodzi masowy dawkomierz paliwa firmy Automex umożliwiający precyzyjny pomiar zużycia oleju napędowego przez silnik. Pomiar zużycia gazu ziemnego jest możliwy za pomocą przepływomierza gazu Emerson wykorzystującego w swoim działaniu zjawisko Coriolisa. Stanowisko oprócz oryginalnego sytemu sterownia silnika wyposażone jest w badawczy sterownik silników o zapłonie samoczynnym firmy NIRA. Sterownik ten zapewnia dostęp do konfiguracji parametrów sterowania silnikiem dobieranych podczas strojenia ECU do silnika, dotyczących: sterowania układem zasilania, czasów i faz wtrysku, ciśnienia wtrysku paliwa, sterowania układem doładowania, recyrkulacją spalin 63

4 oraz innymi elementami wykonawczymi silnika. Zmiana parametrów możliwa jest z poziomu komputera PC znajdującego się w sterowni stanowiska badawczego. Schemat blokowy stanowiska hamownianego z silnikiem PERKINS 1104D-E44TA przedstawiono na rysunku 2. Tabela 1. Podstawowe dane techniczne hamulca elektrowirowego typu AMX 200/6000 firmy ELEKTROMEX CENTRUM Parametr Jednostka Wartość Maksymalna moc pochłaniania kw 200 Maksymalna prędkość obrotowa obr/min Maksymalny moment obrotowy Nm 700 Długość ramienia pomiarowego m 0,420 Kierunek obrotów - Dowolny Zapotrzebowanie na wodę m 3 /h 5 Ciśnienie wody bar 0,75 1,25 Masa hamulca kg 600 Tabela 2. Podstawowe dane techniczne silnika o zapłonie samoczynnym Perkins 1104D- E44TA Parametr Jednostka Wartość Układ cylindrów - rzędowy Liczba cylindrów - 4 Rodzaj wtrysku - bezpośredni Typ układu zasilania - Common Rail Maksymalna moc silnika kw 106,2 Prędkość obrotowa mocy maksymalnej obr/min 2200 Maksymalny moment obrotowy silnika Nm 556,0 Prędkość obrotowa maksymalnego momentu obr/min 1400 Pojemność skokowa silnika dm 3 4,4 Średnica cylindra mm 105 Skok tłoka mm 127 Stopień sprężania - 16,2 Układ doprowadzenia powietrza - turbosprężarka z chłodzeniem powietrza doładowującego 64

5 Ne [kw] Mo [Nm] n [obr/min] Rys. 1. Zewnętrzna charakterystyka prędkościowa silnika Perkins 1104D-E44TA [19] Zewnętrzny sterownik silnika NIRA Komputer PC Układ sterowania SILNIK PERKINS 1104D-E44TA HAMULEC AMX-200/6000 UKŁAD KONTROLNO POMIAROWY Przepływomierz gazu Emerson Instalacja zasilania silnika gazem CNG Rys. 2. Schemat blokowy stanowiska hamownianego 5. Adaptacja silnika PERKINS 1104D-E44TA do zasilania paliwem CNG Adaptacja silnika Perkins 1104D-E44TA do jego dwupaliwowego zasilania polegała na zainstalowaniu na wyżej wskazanym silniku instalacji zasilania gazem ziemnym CNG z elektroniczną jednostką sterującą systemu OSCAR-N DIESEL [20]. Zastosowany system sterowania układem zasilania przeznaczony jest do współpracy z silnikami wysokoprężnymi wolnossącymi i doładowanymi. Umożliwia on konwersję układu zasilania silnika wysokoprężnego do zasilania mieszaniną ON i LPG/CNG, gdzie zadaniem dawki oleju napędowego jest zainicjowanie procesu spalania. Na rysunku 3 przedstawiono schemat instalacji zasilania sprężonym gazem ziemnym CNG systemu OSCAR-N DIESEL. W skład instalacji gazowej zainstalowanej na stanowisku hamownianym z silnikiem Perkins 1104D-E44TA, znajdującym się w Laboratorium Silników Cieplnych Politechniki Świętokrzyskiej, wchodzą następujące elementy: zbiorniki na sprężony gaz ziemny CNG o łącznej pojemności 240 litrów, reduktor gazu I stopienia, masowy przepływomierz gazu CNG wykorzystujący zjawisko Coriolisa firmy Emerson, filtr 65

6 gazu, reduktor gazu II stopnia, wtryskiwacze gazu CNG, elektroniczna jednostka sterująca pracą wtryskiwaczy gazu i oleju napędowego systemu OSCAR-N DIESEL. Rys. 3. Schemat układu zasilania gazem ziemnym CNG systemu OSCAR-N DIESEL: 1 silnik Perkins 1104D-E44TA, 2 sterownik gazu, 3 komputer, 4 reduktor, 5 przełącznik instalacji gazowej, 6 wtryskiwacze gazu, 7 turbosprężarka, 8 regulator ciśnienia gazu, 9 czujnik temperatury, 10 emulator, 11 włącznik zapłonu, 12 filtr powietrza Układ zasilania silnika paliwem gazowym CNG został adaptowany do silnika Perkins 1104D-E44TA wyposażonego fabrycznie w układ zasilania Common Rail. Praca układu zasilania oraz wtryskiwaczy elektromagnetycznych oleju napędowego jest sterowana elektronicznie. Olej napędowy jest wtryskiwany w odpowiednim czasie bezpośrednio do cylindrów silnika. Ilość wtryskiwanego paliwa zależy od czasu otwarcia wtryskiwaczy oraz ciśnienia w zasobniku paliwa i wtryskiwaczu. Wielkość dawki wtryskiwanego paliwa określa jednostka sterująca na podstawie informacji z czujników określających warunki pracy silnika, a zwłaszcza jego obciążenia i prędkości obrotowej. System wtrysku gazu ziemnego CNG na silniku Perkins 1104D-E44TA zamontowany został w konfiguracji z centralnym podawaniem gazu. Paliwo gazowe jest podawane przez cztery wtryskiwacza osadzone na wspólnej listwie, z której doprowadzany jest do nich gaz ziemny (rysunek 4). Wtryskiwacze poprzez elastyczne rurki wtryskują paliwo gazowe do układu dolotowego silnika. Gaz ziemny jest doprowadzany do przewodu, którym powietrze płynie od turbosprężarki do chłodnicy powietrza. Mieszanina gaz ziemny-powietrze po przejściu przez chłodnicę jest doprowadzana do cylindrów silnika. W cylindrach silnika jest sprężana, a jej zapłon następuje na skutek wtrysku do cylindrów przy odpowiednim położeniu tłoka w suwie sprężania zmniejszonej dawki oleju napędowego. Pracą wtryskiwaczy gazowych steruje elektroniczna jednostka sterująca systemu OSCAR-N DIESEL. Jeśli silnik zasilany jest gazem ziemnym wówczas wtryskiwacze elektromagnetyczne oleju napędowego wysterowane są tak, że wtryskują do cylindrów tylko małą dawkę oleju napędowego inicjującego samozapłon. W przypadku braku gazu ziemnego silnik zasilany jest tylko olejem napędowym i układ zasilania Common Rail jest sterowany tak jakby nie było układu zasilania gazem ziemnym. Dzięki temu silnik Perkins 1104D-E44TA może być zasilany dwupaliwowo jednocześnie gazem ziemnym CNG i olejem napędowym lub tylko olejem napędowym. Na rysunku 5 66

7 przedstawiono schemat blokowy układu zasilania silnika Perkins 1104D-E44TA gazem zimnym CNG. Rys. 4. Widok wtryskiwaczy doprowadzających gaz ziemny do rury układu dolotowego przed chłodnicą powietrza Zbiornik gazu CNG Reduktor I stopnia Sterownik gazu Sterownik silnika Sterownik NIRA Przepływomierz gazu Sensor ciśnienia Reduktor II stopnia przewody gazowe przewody elektryczne przewody podciśnieniowe Filtr gazu Wtryskiwacze gazu Silnik Perkins 1104D-E44TA Wtryskiwacze oleju napędowego 67

8 Rys. 5. Schemat blokowy instalacji zasilania silnika Perkins 1104D-E44TA gazem ziemnym CNG 5. Podsumowanie W artykule przedstawiono stanowisko hamowniane znajdujące się w Laboratorium Silników Cieplnych Politechniki Świętokrzyskiej. Na stanowisku tym znajduję się silnika o zapłonie samoczynnym Perkins 1104D-E44TA, który został przystosowany do jednoczesnego zasilania gazem ziemnym i olejem napędowym. W sytuacji ograniczonego dostępu do możliwości tankowania gazem ziemnym zbiorników zainstalowanych w samochodzie jest to najlepszy sposób wykorzystania CNG jako źródła energii w transporcie. Pozwala ona na zasilanie silnika gazem ziemnym i olejem napędowym, a w przypadku braku gazu ziemnego tylko olejem napędowym. Można wyróżnić następujące zalety stosowania jednoczesnego, dwupaliwowego zasilania silnika o zapłonie samoczynnym sprężonym gazem ziemnym CNG i olejem napędowym: porównywalne lub lepsze osiągi w porównaniu do silnika ZS przystosowanego konstrukcyjnie do zasilania tylko gazem ziemny, niższe koszty modernizacji silnika bazowego o zapłonie samoczynnym, możliwość zastosowania paliw alternatywnych (gazowych) w obecnie eksploatowanych silnikach o zapłonie samoczynnym, korzystne skutki dla środowiska wynikające z ograniczenia emisji tlenków azotu, cząstek stałych, dwutlenku węgla. Silnik Perkins 1104D-E44TA na stanowisku badawczym został wyposażony w dodatkowy badawczy sterownik silników o zapłonie samoczynnym firmy NIRA. Umożliwi on prowadzenie na tym stanowisku prac mających na celu najlepszy dobór proporcji między ilością podawanego gazu ziemnego do układu dolotowego silnika a ilością wtryskiwanego oleju napędowego do cylindrów tego silnika w zależności od zmiennych warunków jego pracy. Budowa opisywanego stanowiska umożliwi optymalizację jednoczesnego zasilania silnika paliwem CNG i olejem napędowym ze względu na ekonomiczno-energetyczne i ekologiczne wskaźniki jego pracy. Literatura [1] Cho H. M., He B.Q.: Combustion and emission characteristics of a lean burn natural gas engine. International Journal of Automotive Technology, Volume 9, number , s [2] Ambrozik A., Ambrozik T., Kurczyński D., Łagowski P., Trzensik E.: Cylinder Pressure Patterns in the SI Engine Fuelled by Methane and by Methane and Hydrogen Blends. Solid State Phenomena Vol. 210 (2014), Trans Tech Publications, pp [3] Reif K., Dietsche K-H.: Kraftfahrtechnisches Taschenbusch. Vieweg+Teubner Verlag, Wiesbaden [4] Wedler M.: Alternative Kraftstoffe und Antriebssysteme fuer PKW-Fahrzeuge. GRIN Verlag, Norderstedt [5] Gruden D.: Umweltschutz in der Automobilindustrie. Vieweg+Teubner-GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden [6] Merkisz J., Pielecha I.: Alternatywne paliwa i układy napędowe pojazdów. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań [7] Baczewski K., Kałdoński T.: Paliwa do silników o zapłonie samoczynnym. Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa

9 [8] Podniało A.: Paliwa oleje i smary w ekologicznej eksploatacji Poradnik. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa [9] Biernat K.: Spalanie olejów napędowych. Paliwa, Oleje i Smary w Eksploatacji, nr 9/1993, s [10] Samaras Z.: Emissions reduction via improvements in engines and fuels: the Tehran case. Journal of Urban Technology, Volume 6, Number 1/1999, s [11] Kurczyński D.: Wpływ paliw roślinnych i ich mieszanin z olejem napędowym na wskaźniki pracy silnika o zapłonie samoczynnym, Praca doktorska, Kielce [12] Ambrozik A.: Analiza cykli pracy czterosuwowych silników spalinowych, Politechnika Świętokrzyska, Kielce [13] Orliński P.: Ocena wybranych wskaźników pracy silnika rolniczego o zapłonie samoczynnym zasilanego olejami roślinnymi. Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów 1(92)/2013, s [14] Orliński S.: Wpływ składu paliwa mikroemulsyjnego węglowodorowo-estrowoetanolowego na efektywne wskaźniki pracy silnika PERKINS-1104C-44. Zeszyty naukowe Instytutu Pojazdów, Warszawa, 2(78)/2010, str [15] Jo-Han Ng, Hoon Kiat Ng, Suyin Gan: Advances in biodiesel fuel for application in compression ignition engines. Clean Techn Environ Policy 12/2010 s [16] Subbaiah1 G. V., Gopal K. R.: An experimental investigation on the performance and emission characteristics of a diesel engine fuelled with rice bran biodiesel and ethanol blends. International Journal of Green Energy, 8/2011, s [17] MCTAGGART-COWAN* G.P., REYNOLDS C.C.O., BUSHE W.K.: Natural gas fuelling for heavy-duty on-road use: current trends and future direktion. International Journal of Environmental Studies, Vol. 63, No. 4, August 2006, s [18] Merkisz J., Pielecha I.: Alternatywne paliwa i układy napędowe pojazdów. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań [19] Materiały firmy Perkins, [20] Instrukcja montażu i programowania systemu OSCAR-N DIESEL. Streszczenie Tłokowe silniki spalinowe są przedmiotem licznych badań i wdrażania różnych innowacyjnych rozwiązań technicznych. Rozwój tych silników jest efektem rygorystycznych wymagań jakie są im stawiane w związku z działaniami na rzecz ochrony środowiska. Jednym z kierunków rozwoju tłokowych silników spalinowych uwzględniających obecne wymagania normatywne oraz konieczność poszukiwania i stosowania nowych źródeł energii jest ich adaptacja do zasilania paliwami alternatywnymi. Celem artykułu jest prezentacja silnikowego stanowiska hamownianego zbudowanego w Laboratorium Silników Cieplnych Politechniki Świętokrzyskiej, w skład, którego wchodzi silnik o zapłonie samoczynnym Perkins 1104D-E44TA wyposażony w układ zasilania Common Rail oraz hamulec elektrowirowy. Silnik ten został adaptowany do zasilania dwupaliwowego: gazem ziemnym i olejem napędowym. W artykule przedstawiono sposób adaptacji wyżej wymienionego silnika do zasilania go sprężonym gazem ziemnym CNG oraz zaprezentowano możliwości badań silnika na tym stanowisku. Słowa kluczowe: silniki spalinowe, paliwa silnikowe, paliwa gazowe, układ zasilania, gaz ziemny 69

10 CONVERSION OF PERKINS 1104D-E44TA ENGINE WITH COMMON RAIL FUEL SYSTEM TO NATURAL GAS (CNG) FUELLING Abstract Piston internal combustion engines are the subject of numerous studies and various innovative technical solutions are developed for them. The advancements in those engines result from stringent requirements that are imposed on them in relation to the environmental protection. Development trends in piston internal combustion engines are compliant with the standards currently in force and they account for seeking and applying new energy sources. One of the trends involves engine conversion to alternative fuels. The purpose of the paper is to present the engine test stand constructed at the Laboratory of Heat Engines of the Kielce University of Technology. The stand comprises compression-ignition engine Perkins 1104D-E44TA equipped with the Common Rail fuel system and the eddy-current brake. The engine was converted to dual-fuelling with natural gas and diesel oil. The paper presents the means of converting the engine to fuelling with compressed natural gas (CNG). Also, the possibilities offered by the stand with respect to engine research are demonstrated. Key words: internal combustion engines, engine fuels, gaseous fuels, fuel system, natural gas 70