Advanced direct injection combustion engine technologies and development

Denbratt, Ingemar

doi:10.1533/9781845697457

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“…A variabilidade cíclica da combustão limitou o regime lean de combustão, sendo essa expressa pela covariação da pressão média efetiva (COVIMEP). Valores de COVIMEP até 3% em motores de quatro tempos são toleráveis [21]. Por outro lado, considerando a menor variação de torque em motores de doistempos devido sua maior frequência de ignição dobrada, valores até 6% foram tolerados neste estudo.…”

Section: Procedimento Experimentalunclassified

Análise De Desempenho E Emissões De Um Motor Do Ciclo De Dois-Tempos Com Válvulas No Cabeçote E Injeção Direta De Combustível

Nora¹,

Donadel²,

Sari³

et al. 2017

Blucher Engineering Proceedings

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RESUMOO conceito downsizing têm sido amplamente utilizado em veículos leves de passageiros para redução do consumo de combustível, dada a diminuição do trabalho de bombeamento e redução das perdas por atrito. Superalimentação de ar, injeção direta de combustível, e sistemas de variação dos instantes de abertura e fechamento de válvulas são empregados nesses motores para obter-se desempenho comparável aos motores de maior volume deslocado. No entanto, reduções extremas de deslocamento volumétrico são limitadas por detonação (knocking) devido às elevadas temperaturas e pressões alcançadas no ciclo, obtendo-se, comumente, reduzido torque em baixas rotações do motor. Nesse contexto, propõe-se a aplicação do ciclo de dois tempos a um motor moderno do ciclo de quatro tempos, dispondo de quatro válvulas, câmara de combustão do tipo pent-roof, superalimentação de ar, e injeção direta de combustível. Como resultado, obteve-se um maior torque, particularmente em baixas rotações, enquanto a pressão no cilindro foi largamente reduzida. O processo de limpeza e enchimento do cilindro (scavenging) foi propiciado por um longo período de cruzamento de válvulas com uma razão de pressão positiva no sentido admissão-exaustão. Injeção direta de combustível foi utilizada para se atenuar o curto-circuito de combustível para a exaustão, o qual é o principal responsável pela baixa eficiência e oneração de emissões nos motores de dois tempos convencionais com portas de admissão e exaustão. Realizou-se um comparativo de desempenho e emissões desse conceito de motor utilizando-se gasolina e etanol, uma vez que o etanol é um combustível renovável e apresenta uma maior tolerância a elevada diluição da mistura por gases queimados (EGR interno), o que é recorrente no ciclo de dois tempos.

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Section: Procedimento Experimentalunclassified

Análise De Desempenho E Emissões De Um Motor Do Ciclo De Dois-Tempos Com Válvulas No Cabeçote E Injeção Direta De Combustível

Nora¹,

Donadel²,

Sari³

et al. 2017

Blucher Engineering Proceedings

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“…One of the main issues related to turbochargers is turbocharger lag at low exhaust flow rates as the turbine received insufficient flow of gas resulting in slow response to engine acceleration commands [5]. During this period the efficiency and performance of an engine is decreased and emissions are increased.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Design and Performance Evaluation of an Axial Inflow Turbocharger Turbine

2018

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This paper is focussed on the development of an axial inflow turbocharger turbine as a viable alternative to a baseline radial turbine for certain applications. Additionally a variable geometry turbine (VGT) technology is incorporated into the axial-inflow turbine to additionally benefit both efficiency and performance. The developed turbine was compared to the baseline in terms of engine performance, fuel consumption and emissions. The design and optimisation of the inlet casing, stator and rotor blades for axial inflow turbine were developed through CFD simulation. Then a VGT system was further developed, equipped with pivoting stator blades. Necessary data at various flow conditions were collected for engine modelling to test the engine performance achieved by the integration of the axial turbine, which achieved a maximum 86.2% isentropic efficiency at 102,000 rpm. The paper further focussed on the design and optimization of a volute for axial inflow turbine. Various initial designs were tested using CFD simulations and the chosen configuration was optimised further to improve overall stage efficiency, which reached 81.2%. Engine model simulations demonstrated that engine power and torque are significantly increased through the application of the proposed variable geometry axial turbocharger turbine.

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“…The use of turbocharging technology in gasoline SI engine is limited due to knocking and premature combustion [4]. Nowadays, interest in application of boosting device operating on natural gas engine produced promising results.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Experimental Investigation of Performance and Emissions of a Stratified Charge CNG Direct Injection Engine with Turbocharger

et al. 2017

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Abstract. This paper presents the results from 1.6 litre, 4 cylinders stratified charge compressed natural gas (CNG) direct injection engine with boosting device. A turbocharger with compressor trim of 40 was used to increase engine output. The engine was tested at wide open throttle (WOT) and speed ranging from 1000 to 5000 rpm. Engine performance and emissions data were recorded under steady state condition. Results show turbocharged CNG engine produced an average of 26% increment in brake power and 24% additional maximum brake torque as compared with natural aspirated (NA) CNG engine. Turbocharged CNG engine improved brake specific fuel consumption (BSFC) and yielded higher fuel conversion efficiency (FCE). Relatively turbocharged CNG engine showed lower emission of hydrocarbon (HC) and carbon monoxide (CO) throughout tested engine speed. Conversely, the carbon dioxide (CO2) and nitrogen oxide (NOx) emission produced were slightly higher compared with NA CNG engine.

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Advanced direct injection combustion engine technologies and development

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Análise De Desempenho E Emissões De Um Motor Do Ciclo De Dois-Tempos Com Válvulas No Cabeçote E Injeção Direta De Combustível

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Design and Performance Evaluation of an Axial Inflow Turbocharger Turbine

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