Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Assessment of possibility of using a compression-ignition engine as a range extender

Artur Bazeyan

Abstract

The topic of the work is assessment of possibility of using a diesel engine as a range extender. The reason for taking up this topic is the growing popularity of electric and hybrid vehicles. The considerations began with a preliminary discussion of the construction and principle of operation of the device. Next was a short review of historical vehicles, and currently available ones. The analysis shows that vehicles equipped with range extender are few but varied. They appear both as small city and as fast sport vehicles. The next step was discussing the working conditions of the internal combustion engine driving the vehicle, and indicate inconveniences related with variable engine load, such as poorer efficiency and higher emission of pollution. Then the character of the range extender and the electric motor in the electric vehicle was compared. The difference between an extended range electric vehicle and hybrid series-type vehicle was explained. The structure of internal combustion engines dedicated to work as range extenders, produced by different companies, was analyzed. The conclusion was that a small-size spark ignition engine is enough for a small vehicle. The next stage of considerations was testing. A computer model was made in DIESEL-RK program, based on real object. It was used to simulate the fuel combustion process and to calculate brake-specific pollutant emission. The test was divided into four cases: the first was to achieve balance between the emission of solid particles and nitrogen oxide, the second to reduce nitrogen oxide emission, the third to reduce emission of solid particles, and the fourth to increase engine efficiency. Based on the analysis of emission level and efficiency in rotational speed function, the optimal rotational speed was selected. For that speed was created a load characteristic, to find an optimal working point. Then, the pollution emission was estimated to compare with the exhaust emission standard. In addition, the extension of the electric vehicle range was calculated after using the range extender. The last step was to propose an electric drive to cooperate with the tested engine. In conclusion the sense of using a diesel engine as a range extender was explained.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Artur Bazeyan (FACME) Artur Bazeyan,, Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Title in Polish
Ocena możliwości zastosowania silnika o zapłonie samoczynnym jako range extender
Supervisor
Marcin Krzysztof Wojs (FACME/IV) Marcin Krzysztof Wojs,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Piotr Orliński (FACME/IV) Piotr Orliński,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Certifying unit
Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Affiliation unit
Institute of Automotive Engineering (FACME/IV)
Study subject / specialization
, Mechanika Pojazdów i Maszyn Roboczych
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
22-01-2019
Issue date (year)
2019
Pages
77
Internal identifier
D-1999
Reviewers
Marcin Krzysztof Wojs (FACME/IV) Marcin Krzysztof Wojs,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME) Dmytro Samoilenko (FACME/IV) Dmytro Samoilenko,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Keywords in Polish
1.Range extender, 2.Napęd elektryczny, 3.Silnik o zapłonie samoczynnym
Keywords in English
1.Range extender, 2.Electric drive, 3.Compresion-ignition engine
Abstract in Polish
Tematem pracy jest ocena możliwości zastosowania silnika o zapłonie samoczynnym jako range extender. Przyczyną podjęcia tego tematu jest rosnąca popularność pojazdów elektrycznych i hybrydowych. Rozważania rozpoczęto od wstępnego omówienia budowy i zasady działania urządzenia. Następnie dokonano krótkiego przeglądu pojazdów historycznych oraz dostępnych na rynku obecnie. Z analizy wynika, że pojazdy wyposażone w range extender są nieliczne, lecz zróżnicowane. Występują zarówno jako małe auta miejskie oraz jako szybkie pojazdy sportowe. Kolejnym krokiem było omówienie warunków pracy silnika spalinowego napędzającego pojazd oraz wskazanie niedogodności związanych ze zmiennym obciążeniem silnika takich jak gorsza sprawność oraz wyższa emisja zanieczyszczeń. Następnie porównano charakter pracy range extendera i silnika elektrycznego w pojeździe elektrycznym. Została wyjaśniona różnica pomiędzy pojazdem elektrycznym o rozszerzonym zasięgu, a hybrydowym pojazdem typu szeregowego. Przeanalizowano konstrukcję silników spalinowych dedykowanych do pracy jako range extender, pochodzących od różnych firm. Z konkluzji wynikło, że do małego pojazdu wystarczający jest małolitrażowy silnik tłokowy o zapłonie iskrowym. Kolejnym etapem rozważań było przeprowadzenie badań. Na podstawie rzeczywistego silnika o zapłonie samoczynnym został wykonany model komputerowy w programie DIESEL-RK. Wykorzystano go do symulacji procesu spalania paliwa oraz obliczenia jednostkowej emisji zanieczyszczeń. Badania zostały wykonane dla czterech przypadków: pierwszym było zachowanie kompromisu pomiędzy emisją cząstek stałych i tlenku azotu, drugim ograniczenie emisji tlenku azotu, trzecim ograniczenie emisji cząstek stałych, a czwartym zwiększenie sprawności silnika. Na podstawie analizy wielkości emisji zanieczyszczeń oraz sprawności w funkcji prędkości obrotowej została wybrana optymalna prędkość obrotowa. Dla niej została wykonana charakterystyka obciążeniowa w celu wyznaczenia optymalnego punktu pracy. Następnie oszacowano emisję drogową zanieczyszczeń w celu porównania z normą emisji spalin. Dodatkowo zostało obliczone wydłużenie zasięgu pojazdu elektrycznego po użyciu range extendera. Ostatnim krokiem było zaproponowanie napędu elektrycznego do współpracy z badanym silnikiem. W podsumowaniu został wyjaśniony sens stosowania silnika o zapłonie samoczynnym jako range extender.
File
  • File: 1
    275231_Artur_Bazeyan_Ocena_mozliwosci_zastosowania_silnika_o_ZS_jako_range_extender.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 30275

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT4a612cda224443c9ae5bce13ce4457b2/
URN
urn:pw-repo:WUT4a612cda224443c9ae5bce13ce4457b2

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page