System spalania niskotemperaturowego w silniku tłokowym

System spalania niskotemperaturowego w silniku tłokowym

rok wydania: 2023, wydanie pierwsze
ISBN: 978-83-01-22670-1
ilość stron: 236
format: 16,5x23,5 cm
oprawa: twarda

Opis

Monografia wprowadza czytelnika w zagadnienia zaawansowanych systemów spalania niskotemperaturowego HCCI (ang. homogeneous charge compression ignition) w silnikach tłokowych. HCCI jest to nowa technika spalania umożliwiająca poprawę sprawności silników oraz znaczące ograniczenie emisji substancji szkodliwych. W książce najwięcej uwagi poświęcono rozwiązaniu, w którym wykorzystano wewnętrzną recyrkulację spalin oraz bezpośredni wtrysk paliwa do cylindra. Scharakteryzowano zjawiska wymiany ładunku, tworzenia mieszanki, reformowania paliwa, spalania, powstawania związków toksycznych oraz zmienności cyklicznej procesów roboczych. Zawarto opisy badań empirycznych, modeli matematycznych oraz szczegółowe analizy wyników. Treści zaprezentowano w aspekcie ich praktycznego wykorzystania do sterowania procesami roboczymi w rzeczywistych silnikach. Przedstawione wyniki i rozwiązania mogą być przydatne do zrozumienia i analiz innych szeroko pojmowanych systemów spalania niskotemperaturowego.

W monografii tej wiedza jest przedstawiona w sposób ciekawy i zrozumiały dla czytelnika. Książka może być uznana za cenną pomoc dydaktyczną dla studentów, doktorantów i pracowników naukowych, a także za wartościową publikację dla inżynierów pracujących w jednostkach badawczo-rozwojowych. Monografia będzie zatem bardzo ciekawą pozycją o nowatorskim podejściu do zagadnienia.
Prof. dr hab. inż. Jerzy Merkisz (z recenzji)

Autor jest autorytetem w sprawach spalania paliw w silnikach, zwłaszcza zapłonu samoczynnego mieszanki jednorodnej. Wyniki badań dra hab. inż. Jacka Hunicza są pionierskie nie tylko w skali kraju, lecz także w skali światowej, a przedstawienie tych wyników w manuskrypcie i ich krytyczna ocena stanowią cenne źródło wiedzy.
Prof. dr hab. inż. Zdzisław Chłopek (z recenzji),

Spis treści

Wykaz skrótowców i oznaczeń / 7

1. Wstęp / 11
Bibliografia / 13

2. Wprowadzenie do systemów spalania niskotemperaturowego / 15
2.1. Idea spalania niskotemperaturowego / 15
2.2. Systemy spalania niskotemperaturowego / 16
2.3. Korzyści w zakresie sprawności silnika i emisji zanieczyszczeń / 21
2.4. Wyzwania związane z rozwojem systemów spalania niskotemperaturowego / 22
Bibliografia / 23

3. Paliwa silnikowe w kontekście spalania niskotemperaturowego / 27
3.1. Dostępne surowce, ścieżki technologiczne i właściwości paliw / 27
3.2. Wymagania stawiane paliwom / 32
3.3. Właściwości samozapłonowe paliw / 34
Bibliografia / 37

4. System spalania HCCI z wewnętrzną recyrkulacją spalin / 41
4.1. Sposoby realizacji spalania HCCI / 41
4.2. Ujemne współotwarcie zaworów / 43
4.3. Obieg rzeczywisty silnika / 45
4.4. Zakres pracy silnika HCCI z wewnętrzną recyrkulacją spalin / 47
Bibliografia / 49

5. Wymiana ładunku w silniku o ujemnym współotwarciu zaworów / 51
5.1. Przebieg wymiany ładunku / 51
5.2. Obliczanie wymiany ładunku / 54
5.3. Doświadczalna metoda wyznaczania ilości wewnętrznie recyrkulowanych spalin / 56
5.4. Przepływy przez zawory / 58
5.5. Charakterystyki wymiany ładunku / 59
5.6. Niejednorodność ładunku / 65
Bibliografia / 68

6. Dostarczanie paliwa i przygotowanie mieszanki / 71
6.1. Sposoby zasilania silników HCCI w paliwo / 71
6.2. Reformowanie paliwa / 72
Pojęcie reformowania oraz sposoby realizacji / 72
Teoretyczny opis procesu reformowania paliwa / 73
Badania empiryczne efektów chemicznych reformowania paliwa / 75
Badania modelowe efektów chemicznych reformowania / 82
Efekty termiczne przemiany fazowej i reformowania paliwa / 85
Badania efektów cieplnych wtrysku paliwa w czasie UWZ / 87
6.3. Uwarstwienie mieszanki / 92
Bibliografia / 94

7. Procesy spalania niskotemperaturowego / 97
7.1. Uproszczony opis spalania paliw węglowodorowych / 97
7.2. Fenomenologiczny opis spalania w silniku HCCI / 99
7.3. Badania empiryczne na podstawie ciśnienia indykowanego w cylindrze / 102
7.4. Uwagi dotyczące modelowania spalania / 105
7.5. Cele i metody sterowania spalaniem / 107
7.6. Czynniki wpływające na proces spalania / 109
Reaktywność paliwa / 109
Nadmiar powietrza i reformowanie paliwa / 111
Fazy rozrządu i współczynnik recyrkulacji spalin / 116
Doładowanie silnika / 120
Bezpośredni wtrysk paliwa w czasie UWZ / 123
Uwarstwienie ładunku / 125
7.7. Spalanie HCCI wspomagane wyładowaniem iskrowym / 126
7.8. Szybkość narastania ciśnienia / 133
Bibliografia / 139

8. Emisja toksycznych składników spalin / 143
8.1. Składniki spalin oraz czynniki sprzyjające powstawaniu związków toksycznych / 143
8.2. Mechanizmy powstawania związków toksycznych / 144
Tlenki azotu / 144
Cząstki stałe / 146
Tlenek węgla i niespalone węglowodory / 148
8.3. Wpływ warunków pracy na emisję toksycznych składników spalin / 149
8.4. Wpływ parametrów sterujących na emisję toksycznych składników spalin / 152
Nadmiar powietrza i recyrkulacja spalin / 152
Doładowanie / 154
Reformowanie paliwa w cylindrze / 155
Uwarstwienie ładunku / 157
Zapłon iskrowy / 161
8.5. Wpływ paliwa na emisję toksycznych składników spalin / 163
Bibliografia / 168

9. Sprawność silników HCCI / 171
9.1. Konwersja energii w silniku i źródła strat / 171
9.2. Sprawność spalania / 172
9.3. Sprawność termodynamiczna / 174
9.4. Charakterystyki wybranych strat energetycznych / 178
Straty pompowania / 178
Straty cieplne / 180
Straty związane z bezpośrednim wtryskiem paliwa w czasie UWZ / 183
Straty wynikające z przedmuchów czynnika roboczego / 187
Bibliografia / 190

10. Zmienność cykliczna pracy silnika / 191
10.1. Objawy i przyczyny zmienności cyklicznej / 191
10.2. Wskaźniki zmienności cyklicznej / 192
10.3. Zmienność cykliczna w silnikach HCCI / 193
10.4. Deterministyczny charakter zmienności cyklicznej / 201
10.5. Identyfikacja mechanizmów zmienności cyklicznej / 205
Bibliografia / 208

11. Podsumowanie / 211

12. Załącznik / 215

Bibliografia / 225

13. Wykaz rysunków / 227

14. Wykaz tabel / 235