Określenie "spalanie stukowe" pochodzi od wrażenia akustycznego, które wynika z niekorzystnych silnych oscylacji ciśnienia mogących występować w komorze spalania. Zjawisko spalania stukowego dotyczy nie tylko silników stosowanych w pojazdach, ale również stacjonarnych silników gazowych dużej mocy używanych do produkcji energii elektrycznej. Wysokie oscylacje ciśnienia występujące podczas spalania stukowego skutkują również dużymi obciążeniami układu korbowego. Długotrwałe występowanie tego typu zjawiska prowadzi do całkowitego zniszczenia silnika.

Z problemem spalania stukowego w silnikach gazowych dużej mocy chcą zmierzyć się młodzi badacze z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa PW. Kierownikiem projektu "Zapobieganie spalaniu stukowemu oraz zwiększenie niezawodności i sprawności silników gazowych dużej mocy" z ramienia Politechniki Warszawskiej jest dr inż. Łukasz Jan Kapusta z Zakładu Silników Lotniczych. O badaniach poinformowało biuro prasowe Politechniki Warszawskiej w przesłanym PAP komunikacie.

Zagadnienie jest trudne, bo nie ma jednej przyczyny, z powodu której dochodzi do spalania stukowego. Mają na nie wpływ: rodzaj zastosowanego paliwa, parametry pracy silnika oraz parametry geometryczne komory spalania silnika. Z punktu widzenia użytkownika podstawowym rozwiązaniem tego problemu jest stosowanie odpowiedniego paliwa do konkretnego rodzaju silnika, zgodnie z zaleceniami producenta.

Zjawisko stuku jest jednak prawdziwym wyzwaniem na etapie konstruowania silnika. "Z jednej strony chcielibyśmy stosować paliwa odpadowe lub alternatywne (o dużej zawartości wodoru) z drugiej zaś zwiększać sprawność silników – mówi dr Łukasz Jan Kapusta. – Te wymagania nie idą ze sobą w parze i żeby je pogodzić, to właśnie na etapie projektowania musi być wykonana największa praca".

Spalania stukowego nie da się całkowicie wyeliminować, ale naukowcy chcą zminimalizować ryzyko jego wystąpienia. W ramach projektu prowadzone będą badania eksperymentalne – sprawdzanie różnych mieszanin paliwowych, planowane jest projektowanie nowych silników oraz rozwój modeli zapłonu i spalania stukowego w metodach numerycznych.

Wszystkim uczestnikom projektu przyświeca wspólny cel: poprawa efektywności spalania w silnikach gazowych oraz unikanie zjawiska spalania stukowego. Naukowców interesują też aspekty nieudanego startu silnika i wiążące się z tym zagrożenie wybuchem w układzie wydechowym oraz wyznaczenie skłonności wybranych paliw do spalania stukowego. Ostatecznym efektem projektu będzie przede wszystkim wymiana doświadczeń i zacieśnienie współpracy z partnerami przemysłowymi.

Ponadto projekt będzie miał duży wpływ zarówno na stworzenie nowych modeli zapłonu, jak i na konstrukcje i rozwiązania techniczne zastosowane w silnikach, które pojawią się w przyszłości.

Projekt jest finansowany z programu Horyzont 2020, rozpoczął się w grudniu 2015 roku, a jego realizacja zaplanowana jest na cztery lata.

W ramach inicjatywy dziewięciu młodych pracowników naukowych z MEiL PW będzie miało okazję wyjechać na staże do firm Wärtsilä Finland Oy oraz AVL List GmbH z Austrii. Pracownicy obu firm przyjadą z kolei do laboratoriów PW.

"W przemyśle brakuje czasu na pogłębioną analizę teoretyczną i pracę stricte naukową, a czasami, żeby pójść dalej, trzeba dowiedzieć się więcej o niuansach rozpatrywanych zjawisk – tłumaczy dr Kapusta. – My przychodzimy tutaj z pomocą".

Młodzi badacze z Politechniki Warszawskiej dzięki takiej wymianie mogą z kolei zobaczyć, w jaki sposób zdobytą na uczelni wiedzę wykorzystać w praktyce – jak przełożyć ją na realne rozwiązania w biznesie.

PAP - Nauka w Polsce

lt/ agt/