Measurements of Cycle to Cycle Variability of the Inlet Flow of Fuel Injectors Using LDA

Bedford, Joshua; Brereton, G. J.; Schock, Harold; Herrin, Ronald J.

doi:10.4271/2006-01-3314

Cited by 5 publications

(4 citation statements)

References 10 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Spray variations could adversely influence the fuel mixture preparation and result in the combustion instability. 6–8 Therefore, understanding the spray cyclic variations is a crucial first step toward suppressing the unwanted variations in engines. Furthermore, the spray simulation models commonly used today or the empirical formula for spray penetration does not take the spray variations into account.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Investigation on spray cyclic variations under idle operation of engine using optical diagnostics and statistical methods

Zhou

Zhang

et al. 2020

International Journal of Engine Research

View full text Add to dashboard Cite

Under idle operations of a spark-ignition direct-injection engine, issues such as misfire, unstable combustion, and power imbalance between individual cylinders are often encountered, which worsen the fuel economy and tailpipe emissions. These undesired phenomena have close relations with cyclic variations of the fuel sprays in the cylinder. In this article, the spray cyclic variations under idle operations have been investigated at a constant volume chamber using ultraviolet/visible laser absorption/scattering imaging technique and Mie scattering optical diagnostics combined with different statistical methods such as probability presence image, intersection over union, and edge fluctuation length. The variations in spray morphology of liquid/vapor phases and vapor mass distributions have been characterized. It was found that the cyclic spray variation after the end of injection is too large to ignore, implying that this cyclic variation should be taken into consideration when matching the spray to a combustion chamber or numerical modeling. The effects of injection pressure and fuel temperature on spray cyclic variations have been quantitatively examined. The results show that the higher injection pressure or the higher fuel temperature is, the larger variation in spray morphology and vapor mass distributions was observed, indicating that adopting an appropriately lower injection pressure or lower fuel temperature is helpful to a stable ignition and combustion under idle conditions for a non-homogeneous spark-ignition direct-injection engine.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Investigation on spray cyclic variations under idle operation of engine using optical diagnostics and statistical methods

Zhou

Zhang

et al. 2020

International Journal of Engine Research

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…• Global phenomena [11,12], which are related to global operating characteristics: trapped mass, intake mass flow rate, tumble ratio, overall equivalence ratio, mean cylinder pressure, mean intake charge temperature, exhaust gas recirculation (EGR) rate, etc. Their spatial scales are of the order of some characteristic dimension of the engine, and their time scales of the order of the crank angle and up to the duration of an engine cycle;…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Experimental studies [11,12] certainly allow identifying CCV for a given engine concept, and they can help testing control strategies to limit its occurrence and impact. Aleiferis [16] conducted research on a pent-roof single-cylinder port fuel injection engine fueled with a stratified mixture of iso-octane/air.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Using large-eddy simulation and multivariate analysis to understand the sources of combustion cyclic variability in a spark-ignition engine

Truffin

Angelberger

Richard

et al. 2015

Combustion and Flame

View full text Add to dashboard Cite

Using large-eddy simulation and multivariate analysis to understand the sources of combustion cyclic variability in a spark-ignition engine. Combustion and Flame, Elsevier, 2015, 162, pp.Abstract The origins of cyclic combustion variability (CCV) in spark-ignition engines are investigated using Large-Eddy Simulation (LES) of a stable (low CCV) and two unstable (high CCV) operating points of a specifically dedicated experimental test-rig set up around a four valve pentroof single cylindre spark-ignition engine fueled with a premixture of gaseous propane and air. The unstable points are obtained from the reference by reducing significantly the equivalence ratio and by an important dilution by nitrogen respectively. A LES methodology is proposed and shown to be able to reproduce the experimental findings concerning phase-averaged mean and statistical variations around it of a number of key engine combustion parameters. The CCV and factors causing it are first illustrated by comparing typical slow and fast burning cycles in combination with simple correlation plots of major engine parameters, this allows qualitatively showing how local and global sources concur to generate CCV. In a second step, single parameter and multivariate regressions build from the LES results allow quantifying the relative importance of different local and global CCV sources. Finally, the comparison of the obtained findings as to the relative importance of major parameters on CCV are compared with qualitative summary from an extensive experimental survey by Ozdor et al. The presented LES results overall confirm major findings from the survey, but also indicate that detailed causes of CCV depend on the type of engine and its operation.

show abstract

“…ii the variation in air-fuel ratio supplied to each cycle [20,[67][68][69] iii non-uniform mixture composition in the cylinder due to incomplete mixing between air, fuel, and residual gas [68,70] iv ability of different ignition systems to ignite the local mixture [68,[71][72][73][74] Early flame kernel development corresponds to the combustion process from SI initiation to the transition to a fully turbulent combustion. This early burn period, which is often approximated by the 5% mass fraction burned (MFB) limit, is recognized as the most crucial stage of the combustion evolution [75,76].…”

Section: Origins Of Cyclic Variationmentioning

confidence: 99%

Impact of the cycle-to-cycle variation of an internal combustion engine to gaseous pollutants emissions

Karvountzis-Kontakiotis¹,

Καρβουντζής-Κοντακιώτης²

View full text Add to dashboard Cite

Η εργασία στοχεύει στην υπολογιστική και πειραματική διερεύνηση της επίδρασης της κυκλικής διακύμανσης της καύσης σε κινητήρες, στο σχηματισμό ρύπων. Έμφαση δίνεται στις εκπομπές οξειδίων του αζώτου (NOx). Στο πλαίσιο αυτό, η παρούσα διδακτορική διατριβή συμβάλλει σε μια ερευνητική περιοχή που λίγο έχει μελετηθεί, μέσω των ακολούθων τριών προσεγγίσεων: α) της ανάπτυξης και επαλήθευσης ενός μοντέλου πρόβλεψης σχηματισμού ρύπων από κύκλο σε κύκλο, με χρήση ενός αναλυτικού μηχανισμού χημικών αντιδράσεων, β) Της πειραματικής διερεύνησης της κυκλικής διακύμανσης των εκπομπών ρύπων χρησιμοποιώντας αναλυτές ταχείας απόκρισης και συσχετίζοντας τα χαρακτηριστικά καύσης με τους μετρημένους σχηματιζόμενους ρύπους, γ) της χρήσης του προτεινόμενου μοντέλου πρόβλεψης σχηματισμού ρύπων και των πειραματικών δεδομένων, με στόχο τη διερεύνηση της δυνατότητας μοντελοποίησης της διακύμανσης των εκπομπών ρύπων.Το πρώτο και το τρίτο βήμα προϋποθέτουν ότι το νέο μοντέλο πρόβλεψης σχηματισμού ρύπων πρέπει να παρουσιάζει βελτιωμένη ακρίβεια σε σχέση με τα υπάρχοντα μοντέλα που υπάρχουν στην βιβλιογραφία. Το μοντέλο που αναπτύχθηκε χρησιμοποιεί έναν αναλυτικό μηχανισμό χημικής κινητικής και υποθέτει ότι κάθε “υπολογιστική” ζώνη καύσης είναι ένας ομογενής αντιδραστήρας. Σε σύγκριση με τα υπάρχοντα μοντέλα, το προτεινόμενο μοντέλο πλεονεκτεί διότι δεν απαιτεί τη χρήση της απλοποιημένης υπόθεσης χημικής ισορροπίας για τον υπολογισμό κανενός ρύπου καθώς και δεν απαιτεί τη χρήση οποιασδήποτε αυθαίρετης παραμέτρου για τη βαθμονόμησή του. Επιπλέον, το προτεινόμενο μοντέλο αναλυτικής χημείας απαιτεί υπολογιστικό χρόνο της ίδιας τάξης μεγέθους με τα παλαιότερα μοντέλα της βιβλιογραφίας. Δεδομένου ότι το προτεινόμενο μοντέλο παρουσιάζει βελτιωμένη ακρίβεια στην πρόβλεψη των εκπομπών οξειδίων του αζώτου (ΝΟx) σε σχέση με τα υπάρχοντα μοντέλα, χωρίς να αυξάνεται σημαντικά ο υπολογιστικός χρόνος, γίνεται σαφές ότι η συγκεκριμένη καινοτομία μπορεί να συμβάλει στον πιο αποδοτικό σχεδιασμό των μηχανών εσωτερικής καύσης.Ο δεύτερος στόχος αυτής της εργασίας είναι η πειραματική διερεύνηση της κυκλικής διακύμανσης των εκπομπών ρύπων. Αν και η επίδραση της κυκλικής διακύμανσης της καύσης έχει ερευνηθεί εκτενώς στην βιβλιογραφία, μόνο ένας πολύ μικρός αριθμός δημοσιεύσεων υπάρχουν πάνω στην πειραματική διερεύνηση της κυκλικής διακύμανσης των σχηματιζόμενων ρύπων κατά την καύση. Η πειραματική μελέτη που παρουσιάζεται σε αυτή την εργασία εστιάζει στην ποσοτικοποίηση της επίδρασης των διαφόρων παραμέτρων του κινητήρα, όπως το φορτίο, ο λόγος αέρα, και ο χρονισμός της ανάφλεξης στην κυκλική διακύμανση των εκπομπών.

show abstract

Measurements of Cycle to Cycle Variability of the Inlet Flow of Fuel Injectors Using LDA

Cited by 5 publications

References 10 publications

Investigation on spray cyclic variations under idle operation of engine using optical diagnostics and statistical methods

Investigation on spray cyclic variations under idle operation of engine using optical diagnostics and statistical methods

Using large-eddy simulation and multivariate analysis to understand the sources of combustion cyclic variability in a spark-ignition engine

Impact of the cycle-to-cycle variation of an internal combustion engine to gaseous pollutants emissions

Contact Info

Product

Resources

About