Effect of selected liquid LPG injection parameters on the concentration of toxic compounds in spark ignition engine

Podobne dokumenty
The influence of physicochemical fuel properties on operating parameters in diesel engine

LABORATORIUM SILNIKÓW SPALINOWYCH Materiały pomocnicze

The effect of adding gasoline to diesel fuel on its self-ignition properties

Analysis of the influence of injection pressure in common rail system on spray tip penetration of the selected alternative fuels

Investigations of the fuel supply system of stationary combustion engine fed with natural gas

Wymagania edukacyjne Technologia napraw zespołów i podzespołów mechanicznych pojazdów samochodowych

Wpływ składu mieszanki gazu syntetycznego zasilającego silnik o zapłonie iskrowym na toksyczność spalin

SAMOCHODY ZASILANE WODOREM

Reduktor dwustopniowy firmy Koltec

1. Wprowadzenie. 2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych. 3. Paliwa stosowane do zasilania silników

Investigation of the combustion engine fuelled with hydrogen

1. Wprowadzenie 1.1. Krótka historia rozwoju silników spalinowych

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

Investigation of the combustion engine fuelled with hydrogen and mixed n-butanol with iso-butanol

Biogas buses of Scania

Kongres Innowacji Polskich KRAKÓW

WPŁYW KĄTA WYPRZEDZENIA WTRYSKU NA JEDNOSTKOWE ZUŻYCIE PALIWA ORAZ NA EMISJĘ SUBSTANCJI TOKSYCZNYCH W SILNIKU ZS ZASILANYM OLEJEM RZEPAKOWYM

Dwupaliwowy silnik o zapłonie samoczynnym zasilany wtryskowo paliwem LPG w fazie ciekłej

The study of derived cetane number for ethanol-diesel blends

Pytania na egzamin dyplomowy specjalność SiC

2. Klasyfikacja i podstawowe wskaźniki charakteryzujące pracę silników spalinowych

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: STC TP-s Punkty ECTS: 3. Kierunek: Technologia Chemiczna Specjalność: Technologia paliw

ANDRZEJ RÓŻYCKI 1, TOMASZ SKRZEK 2. Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu. Streszczenie

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

GRANICA SPALANIA STUKOWEGO W DWUPALIWOWYM SILNIKU O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM KNOCK COMBUSTION LIMIT IN A TWO-FUEL DIESEL ENGINE

Logistyka - nauka. Wpływ zastosowania paliwa z dodatkiem etanolu do zasilania silników spalinowych na skład spalin

WPŁYW ZASTOSOWANIA WYBRANYCH PALIW ZASTĘPCZYCH NA DAWKOWANIE PALIWA W ZASOBNIKOWYM UKŁADZIE WTRYSKOWYM SILNIKA O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM

SŁAWOMIR LUFT, TOMASZ SKRZEK *

MODELOWANIE ZUŻYCIA PALIWA W SILNIKU WYSOKOPRĘŻNYM TYPU DI Z WYKORZYSTANIEM SIECI NEURONOWYCH

Study of the emissions effects of hydrogen to the intake manifold on the stationary combustion engine with direct injection

The algorithm of determination of injection time in from cycle to cycle control GDI engine *) Algorytm generowania czasu wtrysku

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 4(100)/2014

WPŁYW MIESZANIN ETANOLU Z OLEJEM NAPĘDOWYM NA EMISJĘ WYBRANYCH SKŁADNIKÓW SPALIN

Spis treści. 1. Badanie układu samodiagnostyki w silniku benzynowym typu Struktura systemu sterowania silnikiem benzynowym typu

Przy prawidłowej pracy silnika zapłon mieszaniny paliwowo-powietrznej następuje od iskry pomiędzy elektrodami świecy zapłonowej.

Charakterystyki prędkościowe silników spalinowych

PTNSS Wstęp. 2. Zakres modyfikacji silnika. Jerzy KAPARUK Sławomir LUFT

Analiza wpływu rodzaju instalacji gazowej LPG stosowanych do zasilania silników ZI na emisję substancji szkodliwych

Wybrane wyniki badań dwupaliwowego silnika o zapłonie samoczynnym o różnych wartościach stopnia sprężania

Keywords: compression ratio, dual-fuel engine, combustion process, natural gas

Układy zasilania samochodowych silników spalinowych. Bartosz Ponczek AiR W10

Wpływ rodzaju paliwa gazowego oraz warunków w procesu spalania na parametry pracy silnika spalinowego mchp

STANOWISKO BADAWCZE WTRYSKOWYCH UKŁADÓW COMMON RAIL ZASILANYCH PALIWAMI RÓŻNEGO TYPU

Effect of intake hydrogen addition on the performance and emission characteristics of a spark-ignition gasoline engine

ISBN

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

POSSIBLE IMROVEMENT OF THE MAIN OPERATIONAL PARAMETERS OF SI ENGINES FUELLED WITH INJECTED LIQUID BUTAN

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(92)/2013

WPŁYW DOŁADOWANIA SILNIKA O ZAPŁONIE ISKROWYM NA EMISJĘ ZWIĄZKÓW SZKODLIWYCH SPALIN Z POJAZDU W WARUNKACH RZECZYWISTEJ EKSPLOATACJI

Wykaz ważniejszych oznaczeń i skrótów Wprowadzenie... 13

Badanie właściwości ekologicznych silnika samochodowego o zapłonie iskrowym zasilanego mieszanką propan-butan

OKREŚLENIE WPŁYWU WYŁĄCZANIA CYLINDRÓW SILNIKA ZI NA ZMIANY SYGNAŁU WIBROAKUSTYCZNEGO SILNIKA

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Opportunity of application of the knock phenomenon and smoke emission for the control of common-rail injection parameters

WPŁYW PODZIAŁU DAWKI PALIWA NA WSKAŹNIKI PRACY SILNIKA SPALINOWEGO O ZAPŁONIE SAMOCZYNNYM Z WTRYSKIEM BEZPOŚREDNIM

BADANIA WIZUALIZACYJNE JAKO METODA OCENY PARAMETRÓW WTRYSKU PALIWA DO SILNIKÓW O ZS

ELASTYCZNOŚĆ SILNIKA ANDORIA 4CTI90

BADANIA STĘŻE Ń ZWIĄZKÓW SZKODLIWYCH SPALIN TURBINOWEGO SILNIKA ŚMIGŁOWEGO W USTALONYCH WARUNKACH EKSPLOATACYJNYCH

Wpływ parametrów sekwencyjnego wtrysku ciekłego LPG na wybrane parametry użytkowe silnika spalinowego

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(97)/2014

Rating occurrence of knock combustion in a dual fuel CI engine powered by addition of biogas

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Wpływ dodatku metanolu i etanolu do benzyny na stężenia szkodliwych składników spalin w silniku o zapłonie iskrowym

KONCEPCJA STEROWNIKA DO SILNIKA O ZAPŁONIE ISKROWYM DLA IDENTYFIKACJI TOKSYCZNOŚCI SPALIN W FAZIE ZIMNEGO ROZRUCHU I NAGRZEWANIA

Wydział Mechaniczny. INSTYTUT EKSPLOATACJI POJAZDÓW I MASZYN tel.

INSTRUKCJE DO ZAJĘĆ LABORATORYJNYCH SILNIKI SPALINOWE I PALIWA

WPŁYW PODAWANIA WODORU NA POZIOM ZADYMIENIA SPALIN SILNIKA SAMOCHODOWEGO

Effect of dual fuelling on selected operating parameters and emission of a turbocharged compression ignition engine

The investigations into the influence of ethanol additive to Jet A-1 fuel on the exhaust emissions from a GTM-120 turbine engine

Effect of the compression ratio on operational parameters of a natural gas fuelled compression ignition engine operating in a dual-fuel mode

Analiza drgań skrętnych wału śmigłowego silnika lotniczego PZL-200 podczas pracy z zapłonem awaryjnym

Właściwy silnik do każdego zastosowania _BlueEfficiencyPower_Polnisch_Schrift_in_Pfade.indd :55:33

Silnik AFB AKN. Jałowy bieg (ciepły silnik, temperatura płynu chłodzącego nie niższa niż 80 C. Numer 0 (dziesiętne wartości wskazań)

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 3(89)/2012

ZESZYTY NAUKOWE NR 10(82) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE

PL B1. PARK NAUKOWO-TECHNOLOGICZNY W OPOLU SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Opole, PL BUP 15/

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 3(99)/2014

Elektronika samochodowa (Kod: ES1C )

CHARAKTERYSTYKI PRACY SILNIKA HCCI ZASILANEGO BIOGAZEM

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 2(88)/2012

PTNSS Wprowadzenie. Jarosław MARKOWSKI Jacek PIELECHA Jerzy MERKISZ Mateusz NOWAK

TRANSCOMP XIV INTERNATIONAL CONFERENCE COMPUTER SYSTEMS AIDED SCIENCE, INDUSTRY AND TRANSPORT

PROTOTYPOWY SILNIK DWUPALIWOWY ZASILANY GAZEM CNG I OLEJEM NAPĘDOWYM

FUNCTIONAL AGRIMOTOR TESTING SUPPLIED BY THE VEGETABLE ORIGIN FUELS BADANIE FUNKCJONALNE SILNIKA ROLNICZEGO ZASILANEGO PALIWAMI POCHODZENIA ROŚLINNEGO

ZESZYTY NAUKOWE INSTYTUTU POJAZDÓW 1(87)/2012

Analiza spalin silników o zapłonie iskrowym (2)

A program to analyze the combustion process in diesel engine

KONCEPCJA WERYFIKACJI DOŚWIADCZALNEJ ZAMODELOWANYCH OBCIĄŻEŃ CIEPLNYCH WYBRANYCH ELEMENTÓW KOMORY SPALANIA DOŁADOWANEGO SILNIKA Z ZAPŁONEM SAMOCZYNNYM

The CFD model of the mixture formation in the Diesel dual-fuel engine

ZASTOSOWANIE GAZU ZIEMNEGO JAKO PALIWA DO ZASILANIA SILNIKÓW W POJAZDACH SAMOCHODOWYCH

Periodic tests of exhaust emissions from passenger cars with spark ignition engine

Analiza spalin silników o zapłonie iskrowym (2)

Wpływ rodzaju układu zasilania silnika o ZI na wskaźniki ekologiczne

WPŁYW TEMPERATURY ROZRUCHU SILNIKA NA CZAS PRACY BEZ UWZGLĘDNIENIA W STEROWANIU SYGNAŁU Z CZUJNIKA STĘŻENIA TLENU

ZESZYTY NAUKOWE NR 5(77) AKADEMII MORSKIEJ W SZCZECINIE. Wyznaczanie granicznej intensywności przedmuchów w czasie rozruchu

THE CONTROLLING OF THE FUEL AUTOIGNITION PROCESS DURING DIESEL ENGINE START-UP

Transkrypt:

Article citation info: JAWORSKI A. et al. Effect of selected liquid LPG injection parameters on the concentration of toxic compounds in spark ignition engine. Combustion Engines. 215, 162(3), 921-927. ISSN 2-9896. Artur JAWORSKI Hubert KUSZEWSKI Kazimierz LEJDA Adam USTRZYCKI Paweł WOŚ PTNSS 215 3487 Effect of selected liquid LPG injection parameters on the concentration of toxic compounds in spark ignition engine The article presents the results of research dealing with the impact of injection parameters of LPG liquid phase on the exhaust concentration of toxic components, i.e.,, and NOx in a SI engine. The study was realized on a modified six-cylinder engine MD-111ET, designed for running 125 kva power plant generator. In order to achieve the desired power of the engine, a turbocharging device was used. To feed the engine, a liquid phase LPG injection system by the Vialle Company was used. For the engine control, a specially developed injection controller DTE was used, It co-worked with the LPG ECU in a "master-slave" system. During the tests, the injection system parameters including the injection time, pre-injection time, injection timing, and angles of the initial injection were subjected to regulations. Key words: LPG, fuel injection, exhaust toxicity, spark ignition engine. Wpływ wybranych parametrów wtrysku LPG w fazie ciekłej na poziom stężenia składników toksycznych silnika o zapłonie iskrowym W artykule przedstawiono wyniki badań wpływu parametrów wtrysku paliwa LPG w fazie ciekłej na stężenie składników toksycznych tj., i NOx, w ach silnika o ZI. Badania przeprowadzono na zmodyfikowanym sześciocylindrowym silniku MD-111ET, przeznaczonym do napędu agregatu prądotwórczego w elektrowni kontenerowej o mocy 125 kva. W celu osiągnięcia oczekiwanej mocy agregatu silnik został doładowany za pomocą turbosprężarki. Do zasilania silnika wykorzystano układ wtrysku LPG w fazie ciekłej firmy Vialle. Do sterowania silnikiem wykorzystano specjalnie opracowany sterownik wtrysku DTE, który współpracował ze sterownikiem LPG w układzie "master-slave". W trakcie badań prowadzono m.in. pomiary parametrów układu wtryskowego, które podlegały regulacji, takich jak: czas wtrysku i ewentualnie czas wtrysku wstępnego oraz kąty wyprzedzenia wtrysku oraz wtrysku wstępnego. Słowa kluczowe: LPG, wtrysk paliwa,toksyczność, silnik o zapłonie iskrowym. 1. Wstęp Od kilkudziesięciu lat prowadzone są prace zmierzające do ograniczenia szkodliwego oddziaływania silników owych na środowisko. Dotyczy to także stosowania alternatywnych w relacji do benzyny i oleju napędowego paliw gazowych, które stwarzają potencjalne możliwości obniżenia emisji toksycznych składników oraz szkodliwego 2 [1-9]. Niezależnie jednak od stosowanego paliwa, ważnym czynnikiem są parametry wtrysku, do których zaliczamy: ciśnienie wtrysku, początek wtrysku oraz czas wtrysku. Parametry te wpływają w istotny sposób na proces tworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej i jej parametry w chwili zapłonu, a w efekcie końcowym decydują o składzie [1, 2, 5, 6, 9]. Oferowane na rynku systemy wtryskowego zasilania LPG w fazie ciekłej do kolektora realizują proces wtrysku analogicznie do zastosowanego procesu wtrysku benzyny. Działają one na zasadzie MASTER-SLAVE, tzn. sterownikiem nadrzędnym jest sterownik systemu wtrysku benzyny, natomiast sterownik LPG jest sterownikiem podrzędnym [11]. Proces wtrysku LPG jest zatem uzależniony od parametrów wtrysku benzyny, tj. głównie od czasu wtrysku i początku wtrysku. Z uwagi na odmienne właściwości fizykochemiczne paliwa LPG w relacji do benzyny, istotne jest poznanie wpływu parametrów wtrysku LPG na parametry użytkowe i ekologiczne silnika. 2. Stanowisko badawcze i metodyka badań Obiektem wykorzystywanym do badań był sześciocylindrowy turbodoładowany silnik z zapłonem iskrowym typu MD-111ET z turbosprężarką Čz K36. Silnik ten jest zmodyfikowaną konstrukcją silnika wysokoprężnego typu MD-111E.1 produkcji byłej Wytwórni Silników Wysokoprężnych PZL Mielec [1]. W silniku zasilanym LPG w relacji do wersji wysokoprężnej MD-111E.1 dokonano szeregu zmian konstrukcyjnych, m.in.: obniżono stopień sprężania z 16,5 do 9 przez zmianę komory spalania w tłoku, zamontowano układ zasilania 921

25 2 15 1 5.2 -.2 42 48 54 6 66 25 2 15 1 5 4 2-2 -4 LPG firmy Vialle, zabudowano układ zapłonowy (świece zapłonowe zamontowano w miejscu wtryskiwaczy) oraz wprowadzono przepustnicę mieszanki w kolektorze dolotowym. Konfiguracja stanowiska badawczego była następująca (rys. 1): - hamulec hydrauliczny Schenck D-63E, pozwalający na płynną zmianę obciążenia silnika w całym zakresie prędkości obrotowej i mocy użytecznej, - zautomatyzowany system masowego pomiaru zużycia paliwa firmy AVL z dwoma czujnikami pomiarowymi firmy Micro tion F25M oraz F1M, - system masowego pomiaru zużycia powietrza firmy AVL, pozwalający na bieżąco śledzić zmiany współczynnika napełniania, - system analizy firmy PIERBURG typu AMA do pomiaru stężenia węglowodorów i tlenków azotu w ach, - analizator typu BEA-35 firmy BOSCH do pomiaru stężenia tlenku węgla w ach oraz do analizy współczynnika nadmiaru powietrza λ, - komputerowy system rejestracji wielkości szybkozmiennych, wykorzystany do pomiaru przebiegu sygnałów sterujących otwarciem wtryskiwaczy, ciśnienia w kolektorze dolotowym, wzniosu zaworów silnika, przebiegu ciśnień w cylindrach 1 i 6 oraz położenia znacznika wału korbowego; system oparty na karcie pomiarowej National Instruments AT-MIO-16E-1 (o częstotliwości próbkowania 1,25 MHz) z separatorem sygnału typu NI SCXI 1125. duł sterowany był przy wykorzystaniu programu komputerowego, którego okno zilustrowano na rys. 2. Program umożliwia ustawienia następujących parametrów: - kąta opóźnienia dawki pilotującej TS1, - czasu wtrysku pilotującego TPD, - kąta opóźnienia zasadniczej dawki wtrysku TS2, - czasu wtrysku zasadniczego TW. Rys. 2. Widok okna programu obsługi modułu sterującego wtryskiem Przebieg sygnału generowanego przez moduł ilustruje rys. 3. TS1* - TS2* - TPD - TW - czas opóźnienia wtrysku dawki pilotującej czas opóźnienia wtrysku dawki zasadniczej czas wtrysku dawki pilotującej czas wtrysku dawki zasadniczej wylot wlot powietrza 2 1 6 7 3 4 9 8 Rys. 1. Schemat stanowiska badawczego; 1 - silnik, 2 - system pomiaru zużycia powietrza, 3 - analizatory, 4 - komputer sterujący z kartą rejestrującą, 5 - hamulec, 6 - czujniki pomiarowe wielkości szybkozmiennych, 7 - wzmacniacze pomiarowe, 8 - zbiornik LPG, 9 - miernice zużycia paliwa, 1 - separator sygnału Do sterowania procesem wtrysku paliwa zastosowano moduł sterujący DTE_GAZ opracowany wspólnie z firmą Delta Tech-Electronics. duł wykorzystuje sygnały fazy pracy silnika, które są generowane przez system złożony z tarczy sygnałowej (wykorzystano tarczę stosowaną w układzie zapłonowym) oraz czujnika indukcyjnego. 5 1 Rys. 3. Sygnał sterujący generowany przez moduł sterujący DTE Czas opóźnienia wtrysku dawki pilotującej wyraża zależność: TS1 = TS1 6 n obr (1) gdzie: TS1* - czas opóźnienia wtrysku dawki pilotującej TS1 n obr [ms], - kąt opóźnienia wtrysku dawki pilotującej [ OWK], - prędkość obrotowa silnika [obr/min]. Czas opóźnienia wtrysku dawki zasadniczej wyraża zależność: TS2 = TS2 6 n obr (2) gdzie: TS2* - czas opóźnienia wtrysku dawki zasadniczej [ms], 922

TS2 - kąt opóźnienia wtrysku dawki zasadniczej [ OWK], pozostałe wielkości jak we wzorze (1). Badania doświadczalne rozpoczynano po rozgrzaniu i ustabilizowaniu stanu cieplnego silnika i systemów pomiarowych. Badania realizowano przy ustalonym współczynniku nadmiaru powietrza λ=1 oraz przy stałej wartości kąta wyprzedzenia zapłonu α wz =16. Do analizy wybrano dwie prędkości obrotowe, odpowiadające w przybliżeniu minimalnemu i eksploatacyjnemu zakresowi prędkości użytecznych silnika wynikającego z zastosowania w elektrowni kontenerowej (9 i 15 obr/min), oraz trzy wielkości obciążenia: przy wtrysku pojedynczym (4%, 6% i % maksymalnego możliwego do osiągnięcia przy wtrysku pojedynczym) i cztery wielkości obciążenia przy wtrysku podwójnym (25%, 5%, 75%, %). Badania realizowano dla dwóch ustawień czujnika sygnału położenia tarczy sygnałowej. W pierwszym przypadku, początek wtrysku realizowany był względem w suwie dolotu, w punktach: - º, -13º, -6º, º, 4º, º. Wartość kąta º była realizowana przy najmniejszym obciążeniu silnika. Wraz ze wzrostem dawki utrzymanie tego kąta nie było możliwe z uwagi na ograniczenia sterownika wtrysku. W przypadku wtrysku podwójnego, dla każdego punktu pomiarowego dokonywano zmian początku wtrysku dawki zasadniczej 4-krotnie, przy stałym początku wtrysku dawki pilotującej º przed w suwie dolotu. Początek wtrysku dawki zasadniczej względem w suwie napełniania, w przypadku wtrysku podwójnego, wynosił: - º + TPD* (kąt obrotu wału korbowego odpowiadający czasowi wtrysku dawki pilotującej), -8º + TPD*, -2º + TPD*, 4º + TPD*. Przypadek pierwszego ustawienia czujnika umożliwił analizę wpływu początku wtrysku, realizowanego przed otwarciem oraz w zakresie jego początkowego otwarcia, na parametry silnika (rys. 4). Dla drugiego ustawienia czujnika położenia tarczy sygnałowej początek wtrysku przy wtrysku pojedynczym wynosił: -2, 2, 6,,,, 22. W przypadku wtrysku podwójnego początek wtrysku pilotującego był stały i wynosił 2, natomiast zasadniczego wynosił: 6 + TPD*, + TPD*, + TPD*, + TPD*, 22 + TPD*. Wartość kąta 22º była realizowana przy najniższej dawce paliwa z uwagi na ograniczenia sterownika. W tym przypadku celem była realizacja początków wtrysku w całym zakresie otwarcia (rys. 5). a) Rys. 4. Testowane początki wtrysku przy pierwszym ustawieniu czujnika położenia tarczy sygnałowej: a) przy wtrysku pojedynczym, b) przy wtrysku podwójnym Rys. 5. Testowane początki wtrysku przy drugim ustawieniu czujnika położenia tarczy sygnałowej: a) przy wtrysku pojedynczym, b) przy wtrysku podwójnym 3. Wyniki badań Wyniki pomiarów wpływu wybranych parametrów wtrysku na stężenie składników toksycznych, i NOx oraz szkodliwego 2 przedstawiono na rys. 6 19. 2 [%] [ppm] 13.48 13.44 13.4 13.36 13.32 Początek wtrysku względem wtrysk pojedynczy - -13-6 4 b) - - + TPD * a) b) 8 wtrysk pojedynczy czas wtrysku 4,6 ms Początek wtrysku względem -8 + -2 + 4 + TPD * TPD * TPD * Początek wtrysku względem wtrysk pojedynczy -2 2 6 22 Początek wtrysku względem 6 + + + + 22 + -2 TPD * TPD * TPD * TPD * TPD * 2 - - - -8-4 4 8 Początek wtrysku [ OWK] [%] * Dawka pilotująca Dawka zasadnicza TPD * - kąt wtrysku dawki pilotującej * * Dawka pilotująca Dawka zasadnicza TPD * - kąt wtrysku dawki pilotującej * 42 38 34.5 Rys. 6. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na stężenie, 2,, NOx w ach (wtrysk pojedynczy,, czas wtrysku 4,6 ms) 923

2 [%] 13.4 13.38 13.36 2 15 1 nym asynchronicznie lub wtrysku o początku w zakresie º 22º OWK po. 4 [ppm] 13.34 wtrysk pojedynczy czas wtrysku 6,9 ms [%] 1 1 2 [%] 2 12.78 12.76 12.74 31 2 2 2 - - - -8-4 4 8 Początek wtrysku [ OWK] Rys. 7. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na stężenie, 2,, NOx w ach (wtrysk pojedynczy,, czas wtrysku 6,9 ms) 2 [%] [ppm] 13.35 13.34 13.33 13.32 13.31 wtrysk pojedynczy czas wtrysku 8,9 ms 2 - - - -8-4 4 8 Początek wtrysku [ OWK] Rys. 8. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na stężenie, 2,, NOx w ach (wtrysk pojedynczy,, czas wtrysku 8,9 ms) 2 [%] [ppm] 4 12.76 12.72 12.68 12.64 31 29 27 26 25 2 czas wtrysku 2x3,5 ms - - - -8-4 4 8 Rys. 9. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na stężenie, 2,, NOx w ach (,, czas wtrysku 2x3,5 ms) Wyniki badań wykazują wyraźną zależność pomiędzy parametrami wtrysku a zawartością związków toksycznych w ach silnika. Zasadniczymi parametrami, które wpływają na zawartość związków toksycznych w ach są początek wtrysku oraz czas wtrysku (dawka). Przy wtrysku o początku w zakresie 2º º OWK po w suwie dolotu występuje większa zawartość NOx oraz w ach, niż przy wtrysku realizowa- [%] [%] 2 17 15.5 14 12 98 96 94 [ppm] 29 27 czas wtrysku 2x5,5 ms - - - -8-4 4 8 Rys. 1. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na stężenie, 2,, NOx w ach (,, czas wtrysku 2x5,5 ms) 2 [%] [ppm] 13. 12.96 12.92 8 33 31 29 2 czas wtrysku 2x7,5 ms - - - -8-4 4 8 Rys. 11. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na stężenie, 2,, NOx w ach (,, czas wtrysku 2x7,5 ms) 2 [%] [ppm] 13.8 13.4 13. 12.96 12.92 8 2 czas wtrysku 2x8,9 ms - - - -8-4 4 8 Rys. 12. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na stężenie, 2,, NOx w ach (,, czas wtrysku 2x8,9 ms) Zmiana zawartości w ach w funkcji początku wtrysku nie jest jednoznaczna. W niektórych przypadkach stężenie tlenku węgla jest niższe przy wtrysku w początkowej fazie otwarcia zaworu (od ok. 2 OWK do ok. 8 OWK po tłoka w suwie dolotu), niż przy wtrysku o [%] [%] [%] 255 25 245 2 235 2 3 29 27 26 924

początku przed otwarciem (rys. 1 12). Przy wtrysku realizowanym na otwarty zawór dolotowy zauważalny jest wzrost stężenia przy wtrysku realizowanym w końcowej fazie otwarcia dla początku wtrysku od ok. OWK do ok. OWK po tłoka w suwie ssania (rys. 13 16, rys. 19). rys.11 12), natomiast w innych maleje (rys.6, rys. 1). Zauważalny jest natomiast spadek stężenia 2 przy wtrysku o początku realizowanym od. ok. OWK do ok. OWK po tłoka w suwie dolotu (rys. 13 19). 2 [%] M o [Nm] 12.4 12. 11.6 1 168 164 156 152 148 144 136 132 128 124 116 112 Wtrysk pojedynczy czas wtrysku 5,5 ms 2-4 -2 2 4 6 8 22 24 Początek wtrysku [ OWK] Rys. 13. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na moment obrotowy M, stężenie, 2,, NOx w ach (wtrysk pojedynczy, n=9 obr/min, czas wtrysku 5,5 ms) [%] [ppm] 2.8 2.4 2. 1.6 24 55 5 45 35 25 2 [%] M o [Nm] 13. 12.9 12.7 12.6 12.5 196 192 188 184 176 172 168 164 156 152 148 czat wtrysku 2x3,4 ms 2-4 -2 2 4 6 8 22 24 26 Rys. 16. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na moment obrotowy M, stężenie, 2,, NOx w ach (, n=15 obr/min, czas wtrysku 2x3,4 ms) [%] [ppm].2. 1 9 8 7 6 8 4 2 [%] M o [Nm] 12.4 12. 11.6 1 22 216 212 28 24 196 192 188 184 Wtrysk pojedynczy czas wtrysku 6,6 ms 2-4 -2 2 4 6 8 22 24 Początek wtrysku [ OWK] Rys. 14. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na moment obrotowy M, stężenie, 2,, NOx w ach (wtrysk pojedynczy, n=9 obr/min, czas wtrysku 6,6 ms) [%] [ppm] 2.4 2.2 2. 1.8 1.6 1.4 68 64 6 56 52 48 48 44 2 [%] [Nm] 13.28 13.24 13.2 13.16 13.12 13.8 42 416 412 48 44 396 392 388 384 38 376 372 czat wtrysku 2x5,2 ms 2-4 -2 2 4 6 8 22 24 26 Rys. 17. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na moment obrotowy M, stężenie, 2,, NOx w ach (, n=15 obr/min, czas wtrysku 2x5,2 ms) [%] [ppm].5.3.2 2 17 11 9 8 [Nm] 2 [%] 12.4 12. 11.6 34 336 332 328 324 316 312 38 34 Wtrysk pojedynczy czas wtrysku 8,4 ms 2 [%] [ppm] 1.6 1.4 15 1 1 1 38 34 26 [Nm] 2 [%] 13.3 13.2 13.1 13. 12.9 6 596 592 588 584 58 576 572 568 564 56 556 552 czas wtrysku 2x7,1 ms 2 [%] [ppm] 2 8 4.56.52 2 17 116 112 18 14-4 -2 2 4 6 8 22 24 Początek wtrysku [ OWK] Rys. 15. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na moment obrotowy M, stężenie, 2,, NOx w ach (wtrysk pojedynczy, n=9 obr/min, czas wtrysku 8,4 ms) Stężenie 2 w ach w niektórych przypadkach rośnie przy wtrysku o początku realizowanym przy otwartym zaworze dolotowym (rys.7 8, -4-2 2 4 6 8 22 24 26 Rys. 18. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na moment obrotowy M, stężenie, 2,, NOx w ach (, n=15 obr/min, czas wtrysku 2x7,1 ms) 925

-4-2 2 4 6 8 22 24 26 2 [%] [Nm] 13. 12.98 12.96 12.94 12.92 12.9 688 684 68 676 672 668 664 66 656 652 648 644 64 czas wtrysku 2x8,6 ms 2 Rys. 19. Wpływ początku wtrysku ciekłego LPG na moment obrotowy M, stężenie, 2,, NOx w ach (, n=15 obr/min, czas wtrysku 2x8,6 ms) 4. Wnioski Na podstawie analizy wyników przeprowadzonych badań można sformułować następujące wnioski: - początek wtrysku oraz odległość kątowa wtryskiwanych dawek mają wpływ na zawartość związków toksycznych w ach silnika zasilanego ciekłym LPG, [%] [ppm] 245 2 235 2 225 2 19 17 15 - celem ograniczenia emisji tlenków azotu NOx oraz węglowodorów przy zasilaniu w systemie wtrysku sekwencyjnego LPG w fazie ciekłej należy realizować wtrysk przy zamkniętym zaworze dolotowym (rys. 6 11), - przy wtrysku pojedynczym widoczny jest zakres zwiększonego stężenia dla początku wtrysku OWK po w suwie dolotu, - przy wtrysku podwójnym nie zaobserwowano jednoznacznych zależności stężenia tlenku węgla oraz dwutlenku węgla 2 w relacji do początku wtrysku LPG oraz odległości kątowej dawek pilotującej i zasadniczej, - przy wtrysku podwójnym wzrost stężenia występuje dla odległości kątowej pomiędzy dawkami 6 OWK, przy której początek wtrysku dawki zasadniczej realizowany jest w zakresie kąta OWK odpowiadającego otwieraniu zaworu, - niższe stężenia uzyskano przy wtrysku podwójnym dla odległości kątowej pomiędzy dawkami 24 OWK, przy której początek wtrysku dawki zasadniczej realizowany jest w zakresie kąta OWK odpowiadającego fazie zamykania. Bibliography/Literatura [1] Cha-Lee Myung, Kwanhee Choi, Juwon Kim, Yunsung Lim, Jongtae Lee, Simsoo Park: Comparative study of regulated and unregulated toxic emissions characteristics from a spark ignition direct injection light-duty vehicle fueled with gasoline and liquid phase LPG (liquefied petroleum gas). Elsevier Science. Energy, Volume 44, Issue 1, August 212. [2] Changming Gong, Shufang Yan, Yan Su, Zhiwei Wang: Effects of Fuel Injection Timing on Combustion and Emissions of a Spark- Ignition Methanol and Methanol/Liquefied Petroleum Gas (LPG) Engine during Cold Start. Energy Fuels, 9, 23 (7). [3] Dutczak J., Golec K., Papuga T.: Wtryskowe zasilanie silnika owego ciekłym propanem-butanem. Mat. VI Międzynarodowej Konf. Naukowej SILNIKI GAZOWE 3, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 3. [4] Enju Lee, Jinwoo Park, Kang Y. Huh, Jaejoon Choi, Choongsik Bae: Simulation of fuel/air mixture formation for heavy duty liquid phase LPG injection (LPLI) engines. SAE 3-1- 636. [5] Jaworski A., Kuszewski H., Lejda K., Ustrzycki A.: The Effect of Injection Timing on the Environmental Performances of the Engine Fueled by LPG in the Liquid Phase. INTERNAL MBUSTION ENGINES. Chapter 5. Published by InTech Janeza Trdine 9, 5 Rijeka, Croatia. p. 111-13. [6] Lejda K., Jaworski A., Ustrzycki A.: Wpływ parametrów sekwencyjnego wtrysku ciekłego LPG na wybrane parametry użytkowe silnika owego. Silniki Spalinowe PTNSS-7- SS3-215, 7. [7] Luft S., Pawlak G., Gola M.: Analiza wpływu wybranych parametrów procesu roboczego na sprawność ogólną silnika o zapłonie iskrowym zasilanego ciekłym butanem wtryskiwanym do kolektora. Teka Komisji Naukowo-Problemowej toryzacji PAN - Oddział Kraków, z.26-27, Kraków 3. [8] Merkisz J.: Ekologiczne problemy silników owych. Wydawnictwo Politechniki Poznańskiej, Poznań 1999. [9] Seungmook Oh, Seungyu Kim, Choongsik Bae, Changup Kim, Kernyong Kang: Flame propagation characteristics in a heavy duty LPG engine with liquid phase port injection. SAE 2-1-1736. [1] Dokumentacja silnika MD-111E. Wytwórnia Silników Wysokoprężnych Diesel-Mielec, Mielec 4. [11] Materiały szkoleniowe firmy VIALLE, Kielce 1 926

Mr Artur Jaworski, PhD Doctor in the Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics at Rzeszów University of Dr inż. Artur Jaworski adiunkt na Wydziale Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej Mr Adam Ustrzycki, PhD Doctor in the Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics at Rzeszów University of Dr inż. Adam Ustrzycki adiunkt na Wydziale Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej. Mr Hubert Kuszewski, PhD Doctor in the Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics at Rzeszów University of Dr inż. Hubert Kuszewski adiunkt na Wydziale Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej Mr Paweł Woś, PhD Doctor in the Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics at Rzeszów University of Dr inż. Paweł Woś adiunkt na Wydziale Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej Prof. Kazimierz Lejda, DSc., DEng. Professor in the Faculty of Mechanical Engineering and Aeronautics at Rzeszów University of Prof. dr hab. inż. Kazimierz Lejda profesor na Wydziale Budowy Maszyn i Lotnictwa Politechniki Rzeszowskiej. 927