Investigation of combustion process in rapid compression machine using high speed schlieren photography

The paper presents results of experimental investigation of combustion process in rapid compression machine. New combustion system for spark ignition engines, in which combustion chamber was divided into the prechamber and main chamber was applied. It is known as Jet Dispersion Combustion (JDC) because intensification of combustion process is achieved by the injection of the burning mixture jet into the main chamber. Experimental set up and testing procedure is briefly described. Schlieren system was used to visualize combustion process. Development of combustion process was recorded with high speed camera. The research was focused on study of the influence of prechamber volume, spark location, ignition timing and orifice diameter on flame propagation and pressure variation inside the main combustion chamber. To avoid soot deposition on glass windows of combustion chamber all tests were conducted for propane/air mixture of stoichiometric composition. The research results show that the application of new combustion system allows obtaining the increase of maximum rate ofpressure rise and maximum pressure as well as maximum combustion efficiency.

W pracy przedstawiono wyniki badań eksperymentalnych procesu spalania w maszynie pojedynczego sprężu. W badaniach zastosowano oryginalny system spalania, opracowany w Zakładzie Silników Lotniczych Politechniki Warszawskiej, w którym dokonano podziału komory spalania na komorę wstępną i główną. System ten, znany jako JDC (Jet Dispersion Combustion), intensyfikuje proces spalania w wyniku wtrysku palącej się strugi mieszaniny z komory wstępnej do komory głównej. W artykule przedstawiono opis stanowiska badawczego i stosowanych procedur badawczych. Do wizualizacji procesu spalania został wykorzystany smugoskop. Przebieg procesu spalania był rejestrowany szybką kamerą. Badania prowadzono przy zastosowaniu mieszaniny propanu z powietrzem o składzie stechiometrycznym, w celu uniknięcia zaczernienia wzierników w komorze badawczej. Celem pracy było zbadanie wpływu objętości komory wstępnej, miejsca zapłonu, wyprzedzenia zapłonu oraz średnicy otworu w przegrodzie na szybkość rozprzestrzeniania się płomienia oraz na przebieg ciśnienia w komorze głównej. Wyniki badań wskazują, że zastosowanie tego systemu spalania pozwala uzyskać zwiększenie maksymalnych wartości szybkości narastania ciśnienia, ciśnienia oraz sprawności spalania.