Novel Findings on Lube Oil Ignition and Piston Cylinder Unit for Future Fuel-Efficient Industrial Gas Engines

Zusammenfassung

The increasing demand for fuel-efficient engines for power generation requires continuous improvement of the thermal efficiency. Gas engines allow clean and efficient combustion. In addition to knocking and misfiring, lube oil ignition was uncovered as further combustion limitation in gas engines. To understand the lube oil ignition phenomenon in detail, multiple engine experiments and simulation have been performed. Based on the results and finding, a conceptual oil transport model was developed leading to the anomalous combustion. The involved key mechanisms include oil leakage through the OCR gap, scraping by compression rings, oil transport into the top ring groove and crown land, and the interaction with charge motion. An optimized design of the piston group was proposed to minimize the oil transport without compromising friction and wear, leading to a development approach that enables frontloaded design of the piston cylinder units for future natural gas and hydrogen engines.

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Bibliographische Angaben

Copyrightjahr: 2021
ISBN-Online: 978-3-95900-637-8
Verlag: TEWISS, Garbsen
Reihe: Berichte aus dem ITV
Band: 04/2021
Sprache: Deutsch
Seiten: 196
Produkttyp: Monographie

Inhaltsverzeichnis

KapitelSeiten

1. Zusammenfassung Kein Zugriff
2. Abstract Kein Zugriff
3. Acknowledgments Kein Zugriff
4. Contents Kein Zugriff
5. List of Figures Kein Zugriff
6. List of Tables Kein Zugriff
7. Nomenclature Kein Zugriff
1. 1.1 Motivation Kein Zugriff
2. 1.2 Challenges and Research Focus Kein Zugriff
3. 1.3 Thesis Outline Kein Zugriff
1. 2.1 mtu S4000 Natural Gas Engine Kein Zugriff
2. 2.2 Lube Oil Ignition Kein Zugriff
3. 2.3 Oil Paths to Combustion Chamber Kein Zugriff
4. 2.4 Piston Cylinder Unit Kein Zugriff
5. 2.5 Tribology Kein Zugriff
6. 2.6 Development Methodology Kein Zugriff
1. 3.1 Combustion Anomalies Kein Zugriff
2. 3.2 Target Design for Piston Cylinder Unit Kein Zugriff
3. 3.3 PCU Simulation and Validation Kein Zugriff
1. 4.1 Compression Rings Kein Zugriff
2. 4.2 Oil Control Ring Kein Zugriff
3. 4.3 Bore Distortion Kein Zugriff
1. 5.1 Testing Facilities Kein Zugriff
2. 5.2 SCE Measurement Procedure and Testing Kein Zugriff
3. 5.3 Additional Findings Kein Zugriff
4. 5.4 Summary of Previous Result and Findings Kein Zugriff
5. 5.5 Isolated Lube Oil Path Kein Zugriff
6. 5.6 Further Literature Study Kein Zugriff
1. 6.1 Ring Rotation Detection Kein Zugriff
2. 6.2 Lube Oil Consumption Kein Zugriff
3. 6.3 Lube Oil Ignition Location Kein Zugriff
4. 6.4 LOI Location and Ring Gap Position Kein Zugriff
5. 6.5 Interim Conclusions Kein Zugriff
1. 7.1 Roundup of Prior Findings and Conclusions Kein Zugriff
2. 7.2 Conceptual Oil Transport Model Kein Zugriff
3. 7.3 Estimation of Ignition Energy Kein Zugriff
1. 8.1 Gas- and Ring Dynamic Simulation Kein Zugriff
2. 8.2 Piston Cylinder Unit Friction Kein Zugriff
3. 8.3 Flow Simulation of Oil Transport Kein Zugriff
4. 8.4 Conclusion of Simulation Validation Kein Zugriff
1. 9.1 Simulation Toolchain Kein Zugriff
2. 9.2 Piston Secondary Motion Kein Zugriff
3. 9.3 Piston Ring Simulation Kein Zugriff
4. 9.4 CFD-Simulation of Oil Droplet Throw-Off Kein Zugriff
5. 9.5 Experimental Proof of Oil Transport Model Kein Zugriff
1. 10.1 Optimized Piston Ring Design Kein Zugriff
2. 10.2 Optimized Piston Design Kein Zugriff
3. 10.3 Optimized Liner Design Kein Zugriff
4. 10.4 Optimized Engine Oils Kein Zugriff
5. 10.5 Optimized Combustion Kein Zugriff
1. 11.1 Summary of Findings Kein Zugriff
2. 11.2 Utilizing Lube Oil Ignition Kein Zugriff
3. 11.3 Future Work on Hydrogen Combustion Kein Zugriff
4. 11.4 Contribution Kein Zugriff
Bibliography Kein Zugriff Seiten 167 - 184
Curriculum Vitae Kein Zugriff Seiten 185 - 186
Publications Kein Zugriff Seiten 187 - 196