Influence of Different Oil Properties on Low-Speed Pre-Ignition in Turbocharged Direct Injection Spark Ignition Engines

Mayer, Mattias; Hofmann, Peter; Geringer, Bernhard; Williams, John; Moss, James; Kapus, Paul

doi:10.4271/2016-01-0718

Cited by 26 publications

(8 citation statements)

References 9 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…In other studies, Mayer et al 38 observed a 65% reduction in PI using a twin-pulse injection strategy with 30% of the fuel mass injected in the second pulse. Similarly, Xu et al 39 observed optimal PI suppression using equally split injection pulses, with the SOI of the first pulse maintained at −275 °CA aTDC.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 91%

Optimizing split fuel injection strategies to avoid pre-ignition and super-knock in turbocharged engines

Singh

Morganti

Dibble

2019

International Journal of Engine Research

View full text Add to dashboard Cite

Fuel injection strategies often have a considerable impact on pre-ignition in high specific output gasoline engines. Splitting the injection event into two or more pulses has been widely explored as one means of reducing pre-ignition. As effective as these strategies can be with respect to pre-ignition suppression, they often introduce other compromises into the combustion process, for example, reduced indicated mean effective pressure or greater cycle-to-cycle variation. This study examines a split injection strategy with up to three injection pulses for suppressing pre-ignition, while optimizing the start of injection and duration of injection to minimize the associated compromises on the combustion process. The results demonstrate that splitting the injection event generally lowers the in-cylinder temperature and reduces the fuel mass that reaches the cylinder liner. This leads to a lower probability of creating oil-fuel droplets, which may act as a precursor for pre-ignition. The split injection strategy with a late injection when the piston is close to top dead center is shown to perform even better in terms of pre-ignition suppression, while providing comparable indicated mean effective pressure and cycle-to-cycle variation to the baseline case with a single injection pulse. Finally, the injection pressure is varied to establish an optimal combination of operating parameters for avoiding pre-ignition in high specific output gasoline engines.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 91%

Optimizing split fuel injection strategies to avoid pre-ignition and super-knock in turbocharged engines

Singh

Morganti

Dibble

2019

International Journal of Engine Research

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Dotychczas przeprowadzone badania, w różnych ośrodkach na całym świecie, jednoznacznie wskazują na duży wpływ silnikowego oleju smarowego na inicjowanie i rozwój nienormalnego spalania, w szczególności w wysoko doładowanych silnikach typu GDI (gasoline direct injection), spowodowanego zjawiskiem LSPI (Mayer et al, 2016;Clifford et al, 2018). Jednak wyniki wpływu na LSPI zarówno baz olejowych, jak i różnych składników pakietów uszlachetniających stosowanych w silnikowych olejach smarowych są często niespójne lub wręcz sprzeczne ze sobą, co wynika między innymi z różnych sposobów i warunków prowadzenia badań, pomiarów i ocen zjawiska LSPI.…”

Section: Wpływ Kompozycji Silnikowego Oleju Smarowego Na Lspiunclassified

Wpływ smarowego oleju silnikowego na powstawanie przedwczesnego zapłonu w silniku o zapłonie iskrowym podczas pracy w zakresie małej prędkości obrotowej

Stępień¹,

Badawczy²

2019

View full text Add to dashboard Cite

Wpływ smarowego oleju silnikowego na powstawanie przedwczesnego zapłonu w silniku o zapłonie iskrowym podczas pracy w zakresie małej prędkości obrotowej STRESZCZENIE: W nowoczesnych, doładowanych silnikach z zapłonem iskrowym i bezpośrednim wtryskiem paliwa zwiększanie ciśnienia powietrza w układzie dolotowym jest sposobem na podwyższenie sprawności silnika i jego osiągów, ale także na optymalizację procesu spalania i zmniejszenie emisji CO 2 . Jednak wysokie doładowanie silników i zmniejszanie ich objętości skokowej powoduje pojawienie się problemów związanych z różnymi rodzajami nienormalnego spalania, wśród których wyróżnia się LSPI (low speed pre-ignition) -przedwczesny zapłon w zakresie małej prędkości obrotowej i dużych obciążeń silnika. Występowanie LSPI może prowadzić do poważnych uszkodzeń silnika, w tym między innymi do: pęknięcia tłoków, wygięcia korbowodów oraz innych zniszczeń elementów wewnętrznych silnika. W artykule opisano różnice pomiędzy przedwczesnym zapłonem LSPI oraz zjawiskami typowego spalania stukowego oraz tzw. superstuku. Wyjaśniono, że spalanie stukowe oraz LSPI są odrębnymi zjawiskami, różniącymi się mechanizmami powstawania. Opisano skomplikowany mechanizm powstawania LSPI. Wyjaśniono, dlaczego w przeciwieństwie do konwencjonalnego spalania stukowego występowanie LSPI jest zjawiskiem nieprzewidywalnym i nie można mu zapobiegać poprzez regulację kąta wyprzedzenia zapłonu i zwiększenie liczby oktanowej benzyny. Wyniki dotychczas przeprowadzonych badań dowodzą, że prawdopodobnie główną przyczyną występowania LSPI jest samozapłon kropelek silnikowego oleju smarowego w komorach spalania silnika. Jednak wskazują też na wiele czynników, które mogą powodować LSPI w tym: konstrukcję silnika, warunki jego pracy, a także kompozycję silnikowego oleju smarowego i paliwa. W przypadku silnikowego oleju smarowego największy wpływ na LSPI ma skład chemiczny dodatków detergentowych. W mniejszym stopniu także inne dodatki uszlachetniające i skład silnikowego oleju smarowego mogą wpływać na LSPI. Baza olejowa ma też wpływ, chociaż mniejszy, na LSPI. Ma tu znaczenie zarówno jakość bazy olejowej, jak i jej lepkość. Przedyskutowane w artykule wyniki sugerują, że opracowanie odpowiedniej formulacji smarowego oleju silnikowego może przyczynić się do ograniczenia występowania zjawiska LSPI. Jednak sama optymalizacja składu silnikowego oleju smarowego nie doprowadzi do całkowitego wyeliminowania zjawiska LSPI.Słowa kluczowe: downsizing silników, przedwczesny zapłon w zakresie małej prędkości obrotowej silnika, superstuk, ograniczenie emisji CO 2 , silnikowy olej smarowy.ABSTRACT: In modern DISI (Direct Injected Spark Ignited) and supercharged engines, increasing the intake pressure is a way to achieve better performance, better fuel economy and, consequently, lower CO 2 emission. However, boosted DISI and downsized engines are suffering from a series of abnormal combustion problems of which the LSPI (Low Speed Pre-Ignition) is an important part. LSPI can lead to potential serious damage of the engine (e.g. bro...

show abstract

“…3 The coolant temperature also affects the LSPI. [8][9][10] The engine lubricant oil also influences the LSPI, which is likely to occur when oil with a low autoignition temperature at high pressure is used. 11 Some articles have reported that oil additives affect the LSPI.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…LSPI is likely to occur when the fuel is injected such that fuel directly adheres to the cylinder liner. 4,6,8 In the case of using fuel with low aromatics, the frequency of LSPI decreases. 3 The coolant temperature also affects the LSPI.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Fundamental analysis on auto-ignition condition of a lubricant oil droplet for understanding a mechanism of low-speed pre-ignition in highly charged spark-ignition engines

Ohtomo

Suzuoki

Miyagawa

et al. 2018

International Journal of Engine Research

View full text Add to dashboard Cite

This article presents a study of the mechanism that the lubricant oil droplet initiates low-speed pre-ignition in highly boosted downsized gasoline engines. Low-speed pre-ignition is a phenomenon that the fuel-air mixture ignites before the spark timing, leading to flame propagation that results in a heavy knock. The ignition of lubricant oil droplets is thought to be one possible mechanism for low-speed pre-ignition. However, the oil droplet ignition conditions are not yet well understood. First, the conditions under which a single oil droplet initiates the combustion of a fuel-air mixture were investigated using a rapid compression and expansion machine. When an initial droplet temperature was above 250°C, the vaporized oil ignited before the gasoline-air mixture, in which case the combustion of the gasoline-air mixture around the droplet was initiated. The numerical results showed that the oil droplet temperature increases above 250°C if the droplet is heated by burned gas remaining in the combustion chamber from the previous cycle. A directinjection single-cylinder research engine was operated under the condition that no residual gas exists in the combustion chamber. In this case, no low-speed pre-ignition occurred even if gross indicated that mean effective pressure was 2.5 MPa. These results indicate that an oil droplet does not cause low-speed pre-ignition if any droplet flies into the combustion chamber unless it remains in the chamber over the exhaust stroke.

show abstract

Influence of Different Oil Properties on Low-Speed Pre-Ignition in Turbocharged Direct Injection Spark Ignition Engines

Cited by 26 publications

References 9 publications

Optimizing split fuel injection strategies to avoid pre-ignition and super-knock in turbocharged engines

Optimizing split fuel injection strategies to avoid pre-ignition and super-knock in turbocharged engines

Wpływ smarowego oleju silnikowego na powstawanie przedwczesnego zapłonu w silniku o zapłonie iskrowym podczas pracy w zakresie małej prędkości obrotowej

Fundamental analysis on auto-ignition condition of a lubricant oil droplet for understanding a mechanism of low-speed pre-ignition in highly charged spark-ignition engines

Contact Info

Product

Resources

About