Dual-fuel hydrogen-diesel compression ignition engine

Od wielu lat w ośrodkach naukowych na całym świecie prowadzone są badania nad zasilaniem wodorem silników pojazdów mechanicznych. Prowadzone są także próby spalania wodoru w silniku dwupaliwowym zasilanym dodatkowo olejem napędowym. W Instytucie Maszyn Tłokowych i Techniki Sterowania Politechniki Częstochowskiej zbudowano stanowisko badawcze umożliwiające spalanie wodoru w silniku wysokoprężnym, który był dodatkowo zasilany olejem napędowym wtryskiwanym bezpośrednio do cylindra. Natomiast wodór doprowadzany był do silnika poprzez układ wtryskowy zamontowany na kolektorze dolotowym lub poprzez mieszalnik. Stanowisko zbudowano na bazie silnika wysokoprężnego firmy DEUTZ typ FL511 napędzającego prądnicę synchroniczną o mocy 20 kVA. W artykule przedstawiono przykładowe wyniki eksperymentalne badań silnika zasilanego dwupaliwowo olejem napędowym i wodorem o proporcji 50/50% pod względem udziału energetycznego oraz silnika zasilanego wyłącznie wodorem, którego zapłon inicjowany był samoczynnie. Wyniki badań przedstawiają przebiegi ciśnienia w cylindrze, składową zmienną tego ciśnienia, rozkłady statystyczne położenia 10, 50 i 90% spalonego ładunku (MFB) oraz charakterystykę spalania stukowego.

Investigation on a hydrogen fuelled engine has been conducted all over the world for several years. Hydrogen-diesel bi- fuelling application to a compression ignition (CI) engine is also of the interest. A test bed, which provides opportunities for both hydrogen combustion and diesel-hydrogen co-combustion research in the CI engine, has been built in the Institute of Internal Combustion Engines and Control Engineering of Czestochowa University of Technology. A classic direct injection system has been applied for fuelling the engine. Hydrogen can be delivered to the engine combustion chamber in two different ways: by a port fixed hydrogen injector or by a mixer, installed in the inlet manifold just pass the injector. Main parts of the test bed are as follows: 2 in-line air-cooled compression ignition (CI) engine FL511 made by Deutz and a synchronous generator of power output of 20 kVA. Tests were carried out for the hydrogen fuelled engine. Hydrogen was self-ignited due to high compression ratio of the engine. Additionally, there were tests of combustion of hydrogen, ignited by a diesel dose directly injected into the cylinder under proportion of 50/50% concerning energy share of the ach fuel. The research, presented in the paper, contains results of in-cylinder pressure analysis with respect to combustion knock intensity and mass fraction burnt (MFB) location against crank angle. There is also comparison made between these two tests and the test conducted for an original diesel engine.