Research of Combustion System with Semi-open Combustion Chamber in a Commercial Spark Ignition Engine

Tomasz Leżański , Janusz Sęczyk , Piotr Wolański

Abstract

During the research of a new combustion system with semi-open combustion chamber for SI engines with use of the rapid compression machine (RCM) and visualisation experimental engine (VEE) it was proved that the application of this system results in shortening of the combustion time, increasing of the maximum cycle pressure and, in effect, increase of the combustion efficiency. The aim of the research using a commercial spark ignition engine was to prove that the similar results (as in RCM and VEE) could be obtained in a wide range of automotive engine operating parameters. In this research the two cylinder, four-stroke air-cooled SI engine, with volume displacement 650 cm³ from Fiat 126 motorcar was used. This engine was fitted with a modified cylinder head and ignition distributor. Two types of prechamber with different shape were installed in different locations into the cylinder head but the ignition distributor had fixed, preadjusted, ignition advance angle in the full range of engine speed. The wide-open throttle characteristics including power, specific fuel consumption and exhaust emission versus engine speed and load characteristics including: specific fuel consumption and exhaust emission versus engine torque were determined for different ignition advance angles. In the lower range of the ignition advance angle the engine showed stable operation at lower speed but unstable at high speed and, inversely, if the ignition advance angle was high the engine operation was stable at the higher speed and unstable at the lower. The engine characteristics during unstable operation were deteriorating. The research results show that improvement of the engine characteristics can be obtained in the full range of operating parameters if the ignition advance angle is varied continuously with the variation of engine speed. The ignition advance angle for the engine fitted with the new combustion system, which was subject of this research, was different form the ignition advance angle for standard engine
Author Tomasz Leżański ITC
Tomasz Leżański,,
- The Institute of Heat Engineering
, Janusz Sęczyk
Janusz Sęczyk,,
-
, Piotr Wolański ITC
Piotr Wolański,,
- The Institute of Heat Engineering
Journal seriesJournal of KONES, ISSN 1231-4005, e-ISSN 2354-0133
Issue year2016
No4
Pages283-290
Publication size in sheets0.5
Keywords in Polishsilniki spalinowe o zapłonie iskrowym, spalanie, komory spalania silników tłokowych, toksyczność spalin
Keywords in EnglishSI engines, combustion, combustion chamber of piston engines, exhaust emission
Abstract in PolishW badaniach prowadzonych przy zastosowaniu maszyny pojedynczego sprężu oraz badawczego silnika wizualizacyjnego, stwierdzono, że zastosowanie systemu z półotwartą komorą spalania może spowodować: skrócenie czasu spalania w komorze spalania, zwiększenie ciśnienia maksymalnego cyklu oraz w efekcie zwiększenie sprawności spalania. Celem badań przeprowadzonych przy wykorzystaniu silnika było wykazanie, że takie efekty można również uzyskać w szerokim zakresie parametrów pracy trakcyjnego silnika spalinowego. W badaniach wykorzystano dwucylindrowy, czterosuwowy silnik z zapłonem iskrowym, chłodzony powietrzem, z samochodu Fiat 126 o pojemności skokowej równiej 650 cm3. Silnik wyposażono w modyfikowaną głowicę i zmodyfikowany aparat zapłonowy. Dwie komory wstępne o różnych kształtach zostały zamontowane w różnych lokalizacjach głowicy silnika, oraz zmodyfikowany aparat zapłonowy, który miał wstępnie zaprogramowaną zmianę kąta wyprzedzenia zapłonu w całym zakresie pracy silnika. Określono pełne charakterystyki zewnętrzne w tym moc, jednostkowe zużycie paliwa i emisję składników toksycznych z silnika jak również charakterystyki obciążeniowe wraz z jednostkowym zużyciem paliwa i emisją składników toksycznych w funkcji momentu obrotowego dla różnych kątów wyprzedzenia zapłonu. W przypadku małych wartości kąta wyprzedzenia zapłonu uzyskiwano poprawę osiągów oraz zmniejszenie toksyczności spalin w zakresie niskich prędkości obrotowych, natomiast silnik pracował niestabilnie w zakresie wysokich prędkości obrotowych i odwrotnie, kiedy stosowano duże wartości kąta wyprzedzenia zapłonu uzyskiwano poprawę osiągów w zakresie wysokich prędkości obrotowych, natomiast silnik pracował niestabilnie w zakresie niskich wartości prędkości obrotowych. Charakterystyki pogarszały się podczas niestabilnej pracy silnika. Przeprowadzone badania wykazały, że dzięki zastosowaniu systemu ze zmodyfikowaną głowicą oraz możliwością ciągłego doboru odpowiedniego kąta wyprzedzenia zapłonu, można uzyskać poprawę osiągów silnika oraz zmniejszenie toksyczności spalin w całym zakresie jego pracy
DOIDOI:10.5604/12314005.1217237
URL http://www.kones.eu/ep/2016/vol23/no4/283-290_00_J_O_KONES_2016_NO._4_VOL._23_ISSN_1231-4005_LEZANSKI.pdf
Languageen angielski
Score (nominal)14
ScoreMinisterial score = 14.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 14.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Citation count*0
Cite
Share Share



* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back