A Detailed Comparison of Emissions and Combustion Performance Between Optical and Metal Single-Cylinder Diesel Engines at Low Temperature Combustion Conditions

Colban, Will F.; Kim, Duksang; Miles, Paul C.; Oh, Sung‐Yong; Opat, Richard; Krieger, Roger; Foster, David E.; Durrett, Russell; Manuel, A.; González, Daniel

doi:10.4271/2008-01-1066

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“…Differences in combustion chamber geometry between optical and all-metal engines can have a significant impact on the mixture preparation, combustion and emissions characteristics [6]. Furthermore, the location of the piston ring pack on optical engine combustion chambers might differ from that of the all-metal engine.…”

Section: Geometry and Engine Architectural Considerationsmentioning

confidence: 99%

“…Thermal expansion of the extended piston assembly will tend to reduce the squish height and thereby increase the Compression Ratio. Indeed, these effects were studied in Reference [6] where it was reported that an expansion of 0.4 mm led to an increase of the CR of approximately 1.2. Dynamic effects due to compression of the extended piston assembly may also induce changes in the combustion chamber volume and therefore the effective Compression Ratio.…”

Section: Geometry and Engine Architectural Considerationsmentioning

confidence: 99%

“…A fully transparent sapphire ring is also used which is sandwiched between the cylinder liner and the cylinder head. The selection criteria for the choice of window materials is not only based on mechanical property considerations but also on their optical properties [6]. Furthermore, the optical-access piston head used in the current study which houses the windows is made from titanium due to its high strength-toweight ratio.…”

Section: Materials and Heat Transfer Considerationsmentioning

confidence: 99%

“…Dynamic effects due to compression of the extended piston assembly may also induce changes in the combustion chamber volume and therefore the effective Compression Ratio. Colban et al [6] attempted to characterize such behaviour using a hydraulic press to simulate such dynamic loading effects. Their measurements revealed that the overall length of the extended piston assembly reduced by approximately 0.23 mm when subjected to a static pressure of 85 bar corresponding to a decrease of the CR of 0.6.…”

Section: Geometry and Engine Architectural Considerationsmentioning

confidence: 99%

“…More recent studies [6,7] have been performed on highlighting the need to characterise the differences between optical and all-metal engines. Colban et al [5] performed a detailed study into the effects of EGR composition and in particular the use of simulated EGR on optical engines and the importance of including the major species such as N 2 , CO 2 , H 2 O, CO and UHC.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

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Optical Engines as Representative Tools in the Development of New Combustion Engine Concepts

Kashdan

Thirouard

2011

Oil Gas Sci. Technol. – Rev. IFP Energies nouvelles

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Résumé -Moteurs transparents comme outils représentatifs dans le développement de nouveaux concepts des moteurs à combustion interne -Les moteurs monocylindres transparents sont employés comme outils de recherche et de développement des moteurs à combustion interne. Ils permettent l'utilisation de techniques de diagnostics non-intrusifs (qualitatifs et quantitatifs) pour étudier des phénomènes comme l'aérodynamique interne, la préparation du mélange, la combustion et la formation de polluants. Ces données expérimentales sont importantes pour la validation des modèles numériques et permettent également d'obtenir une compréhension détaillée des phénomènes physiques se déroulant dans la chambre. Les données recueillies aident au développement des nouvelles stratégies de combustion telles que la combustion homogène (HCCI) et la combustion Diesel à basse température (LTC). Dans ce contexte, il est important de s'assurer que le fonctionnement des moteurs transparents est tout à fait comparable et représentatif de celui des moteurs standards (opaques). Une comparaison du comportement de la combustion et des émissions des moteurs transparents et opaques a été réalisée. L'objectif était d'étudier les différences principales entre le moteur transparent et le moteur opaque et de comprendre comment ces différences peuvent influencer les phases de préparation du mélange, la combustion et la formation de polluants. Les résultats expérimentaux révèlent l'influence significative des différences liées à la température des parois de la chambre de combustion. Des mesures de la température des parois ont été effectuées par la technique de phosphorescence induite par laser. Ces mesures ont permis de définir des stratégies de fonctionnement moteur permettant de compenser les différences de température de paroi entre les deux moteurs. En outre, l'impact des différences géométriques des chambres a été investiguée. La réhausse piston peut subir soit un chargement mécanique dynamique (effets de compression ou de traction) soit une expansion thermique. Ces effets peuvent faire varier le taux de compression effectif. La charge admise dans les moteurs transparents est souvent diluée par de l'EGR simulé au lieu d'utiliser l'EGR réel. Dans les conditions de Diesel LTC, une comparaison a été effectuée entre l'utilisation d'EGR réel et d'EGR simulé par un gaz diluant pur. Enfin, les carburants mono-composants (carburants purs) sont souvent utilisés dans les moteurs Diesel transparents en raison des contraintes imposées par l'utilisation de techniques de diagnostics optiques. Cependant, les carburants purs diffèrent quelque peu des carburants Diesel réels, en particulier au travers de leur indice de cétane et de leur volatilité. Ces différences peuvent influencer fortement le comportement de la combustion et des émissions dans les moteurs transparents. Ces aspects ont été également traités dans cette étude. Une meilleure compréhension des différences de comportement entre les moteurs monocylindres transparents et moteurs standards (opaques) a pe...

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Section: Geometry and Engine Architectural Considerationsmentioning

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Section: Geometry and Engine Architectural Considerationsmentioning

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Section: Materials and Heat Transfer Considerationsmentioning

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Section: Geometry and Engine Architectural Considerationsmentioning

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