AN INVESTIGATION ON THE EFFECTS OF NEGATIVE VALVE OVERLAP ON ENGINE PERFORMANCE AND OPERATING RANGE IN A HOMOGENEOUS CHARGE COMPRESSION IGNITION (HCCI) ENGINE
Seyfi Polat Hamit Solmaz Ahmet Uyumaz Alper Calam Emre Yilmaz Huseyin Serdar Yucesu
AbstractAbstract: HCCI engines could not be operated at low and high engine loads due to misfiring and knocking problems respectively with wide engine speed and load range. The knock caused by the high pressure rise rate limits the operating range at rich mixtures especially. Dilution of the mixture with exhaust gas is the most common method to reduce the pressure rise rate. This can be achieved either by mixing the exhaust gases into the intake air (EGR system) or by trapping the residual gases in the combustion chamber. In this study, a single cylinder, four stroke, port injection HCCI engine was run +8° CA, -8° CA and -16° CA valve overlap at different air excess coefficient values. The effects of negative valve overlap on HCCI performance and operating range were investigated as experimentally. Experimental results showed that the amount of residual gas trapped in the cylinder increased, the maximum pressure rise rate decreased and the knock formation decreased with increasing the negative valve overlap, and thus the HCCI engine could be operate in a wider range. In addition, the highest engine torque and the lowest specific fuel consumption were obtained at -16o KMA valve overlap. Özet: HCCI motorlar yüksek yüklerde vuruntu düşük yüklerde ateşlenememe problemlerinden dolayı geniş yük ve devir aralığında çalıştırılamamaktadır. Özellikle zengin karışımlarda yüksek basınç artış oranı nedeniyle oluşan vuruntu çalışma aralığını sınırlamaktadır. Basınç artış oranını azaltmak için karışımın egzoz gazı ile seyreltilmesi en yaygın kullanılan metotlardandır. Bu durum egzoz gazlarının emme havasına karıştırılması (EGR sistemi) veya art gazların yanma odasına hapsedilmesi ile sağlanabilmektedir. Bu çalışmada tek silindirli, dört zamanlı, port enjeksiyonlu HCCI bir motor farklı hava fazlalık katsayısı ve +8o KMA, -8o KMA ve -16o KMA supap bindirmesi değerlerinde çalıştırılarak, negatif supap bindirmesinin motor çalışma aralığı ve performansı üzerindeki etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Deney sonuçlarında negatif supap bindirmesinin arttırılmasıyla silindir içerisinde hapsedilen art gaz miktarının arttığı, maksimum basınç artışının azalması ile vuruntu oluşumunun azaldığı ve HCCI motorunun daha geniş bir aralıkta çalıştığı görülmüştür. Ayrıca en yüksek motor momenti ve en düşük özgül yakıt tüketimi -16o KMA supap bindirmesinde elde edilmiştir.