Praca dotyczy rozwiązania naukowego celu badawczego, jakim jest opracowanie i weryfikacja koncepcji nowatorskiego systemu zasilania i spalania mieszanki wodorowo-powietrznej w tłokowym silniku spalinowym z zapłonem iskrowym, który umożliwi kontrolę przebiegu spalania tej mieszanki. Opracowana koncepcja, polegająca na dostarczaniu wodoru w trakcie procesu sprężania ładunku i spalania, stwarza możliwość wydzielenia większej ilości ciepła ze spalania stechiometrycznej mieszanki wodorowo – powietrznej w cylindrze tłokowego silnika spalinowego. W stosunku do istniejących rozwiązań, w których do zasilania silników stosowano wyłącznie ubogą mieszankę wodorowo-powietrzną, pozwoli to na osiągnięcie większej mocy jednostkowej silnika.
Pracę zrealizowano w kolejnych etapach, obejmujących zarówno badania modelowe, jak i badania doświadczalne. Pierwszym etapem badań, były analizy teoretyczne dotyczące procesu spalania mieszanki wodorowo-powietrznej. Obejmowały one analizę literaturową, która wykazała potencjał rozwojowy silników zasilanych wodorem i pozwoliła na opracowanie koncepcji własnego, innowacyjnego systemu spalania wodoru w silniku tłokowym. Drugim etapem było przeprowadzenie symulacyjnych badań modelowych systemu spalania w komorze izochorycznej oraz ich weryfikacja podczas badań doświadczalnych. Kolejnym etapem prowadzonych badań naukowych było przeprowadzenie badań symulacyjnych systemu spalania tłokowego silnika spalinowego, zasilanego mieszanką wodorowo-powietrzną, według opracowanej koncepcji, przy zastosowaniu programu KIVA 3V, uznanego narzędzia inżynierskiego stosowanego do modelownia złożonych procesów zachodzących w maszynach cieplnych. Finalnym etapem realizacji pracy była weryfikacja opracowanej koncepcji innowacyjnego systemu spalania mieszanki wodorowo-powietrznej, przeprowadzona na rzeczywistym obiekcie badawczym, jakim był doświadczalny silnik spalinowy. Tak przyjęta metodyka, umożliwiała bieżące korzystanie z wniosków płynących z poszczególnych etapów prac, do weryfikacji kolejnych etapów badań naukowych.
Wyniki przeprowadzonych badań symulacyjnych oraz badań doświadczalnych potwierdziły osiągnięcie postawionego w pracy naukowego celu badawczego, a przedstawione w pracy wnioski mogą być przyczynkiem do prowadzenia dalszych prac badawczo rozwojowych w obszarze zastosowania wodoru, jako nowego nośnika energii.
The work concerns the solution of the scientific research objective, which is the development and verification of the concept of an innovative system for supplying and combustion of a hydrogen-air mixture in a spark-ignition internal combustion engine, which will enable the control of the combustion process of this mixture. The developed concept, consisting in supplying hydrogen during the compression and combustion process, makes it possible to release more heat from the combustion of the stoichiometric hydrogen-air mixture in the cylinder of the internal combustion engine. Compared to the existing solutions, in which the engines were powered only by a lean hydrogen-air mixture, this will allow to achieve higher unit power of the engine. The work was carried out in successive stages, including both model research and experimental research. The first stage of the research was theoretical analysis of the combustion process of the hydrogen-air mixture. They included a literature analysis that showed the development potential of hydrogen-powered engines and allowed for the development of a concept of our own, innovative hydrogen combustion system in engine. The second stage was to conduct simulation model tests of the combustion system in an isochoric chamber and their verification during experimental tests. The next stage of scientific research was to conduct simulation tests of the combustion system of a combustion engine powered by a hydrogen-air mixture, according to the developed concept, using the KIVA 3V program, a recognized engineering tool used for modeling complex processes occurring in thermal machines. The final stage of the work was the verification of the developed concept of an innovative hydrogen-air mixture combustion system, carried out on a real research facility, which was an experimental combustion engine. The methodology adopted in this way made it possible to use the conclusions of the various stages of work on an ongoing basis to verify the subsequent stages of scientific research. The results of the simulation and experimental studies conducted confirmed the achievement of the scientific research goal set in the paper, and the conclusions presented in the paper may be a contribution to further research and development in the area of using hydrogen as a new energy carrier.
