Measuring the Impact of Engine Oils and Fuels on Low-Speed Pre-Ignition in Downsized Engines

Welling, Orian; Moss, James; Williams, John; Collings, Nick

doi:10.4271/2014-01-1219

Cited by 50 publications

(19 citation statements)

References 14 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…In other recent work by some of the current authors [29], oil was deliberately directly injected into the charge of a full bore optical engine, with the transport properties of the lubricant indicated to have some effect on the likelihood of pre-ignition and knock occurring. These observations were in good agreement with those reported simultaneously elsewhere in a full metal engine by Wellings and co-workers using identical lubricant blends [30].…”

Section: Introductionsupporting

confidence: 92%

The competing chemical and physical effects of transient fuel enrichment on heavy knock in an optical spark ignition engine

et al. 2016

View full text Add to dashboard Cite

The version presented here may differ from the published version or from the version of record. If you wish to cite this item you are advised to consult the publisher's version. Please see the repository url above for details on accessing the published version and note that access may require a subscription. Under normal operation the engine was operated under port fuel injection with a stoichiometric airfuel mixture. Multiple centred auto-ignition events were regularly observed, with knock intensities of up to ~30bar. Additional excess fuel was then introduced directly into the end-gas in short transient bursts. As the mass of excess fuel was progressively increased a trade-off was apparent, with knock intensity first increasing by up to 65% before lower unburned gas temperatures suppressed knock under extremely rich conditions. This trade-off is not usually observed during conventional low intensity knock suppression via over-fuelling and has been associated with the competing effects of reducing auto-ignition delay time and charge cooling/ratio of specific heats.Overall, the results demonstrate the risks in employing excess fuel to suppress knock deep within a heavy knocking combustion regime (potentially including a Super-Knock regime).

show abstract

Section: Introductionsupporting

confidence: 92%

The competing chemical and physical effects of transient fuel enrichment on heavy knock in an optical spark ignition engine

et al. 2016

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…W związku z powyższym istnieje kilka teorii co do mechanizmu powstawania omawianego zjawiska i czynników na nie wpływających. Koncepcja najczęściej cytowana w literaturze zakłada, że najważniejszymi czynnikami mającymi wpływ na proces nienormalnego spalania typu LSPI jest konstrukcja silnika, warunki jego pracy i właściwości silnikowego oleju smarowego w powiązaniu z właściwościami paliwa (Magar et al, 2015;Döhler i Pritze, 2013;Welling et al, 2014). Badania przeprowadzone w ośrodku badawczym firmy Toyota, ale także firm Ford oraz GM wskazały na duże znaczenie rozpraszania w komorze spalania silnika kropelek smarowego oleju silnikowego, mogącego stanowić źródło powstania LSPI (Takeuchi et al, 2012;Dingle et al, 2014;Qi et al, 2014;Li et al, 2019).…”

Section: Przedwczesny Zapłon W Zakresie Małej Prędkości Obrotowej Silunclassified

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

“…In addition, the examination of various lubricating oil detergents revealed that calcium in particular could promote pre-ignition. In (Welling et al, 2014;Long et al, 2016), a standard injector was used to insert oil into the combustion chamber of a non-optical test engine in order to artificially induce pre-ignitions.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

A Specifically Designed Injector for Controlled Lube Oil Addition in View of Investigation of Pre-Ignition Phenomena in Dual–Fuel/Gas Engines

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

Internal combustion engines will continue to play a role during a transitional phase, especially in heavy-duty or marine applications. In this context, lean-burn gas/dual-fuel combustion is an attractive concept to reduce CO2, combined with considerably lower particulate and NOX pollution, and with efficiencies comparable to diesel combustion. However, ignition processes still pose considerable challenges, with pre-ignition in particular being a major issue. The underlying mechanisms are probably based on self-ignition of lube oil in hot zones. In order to investigate fundamentals of such phenomena in optically accessible test rigs, a novel injector was specifically developed to induce pre-ignitions artificially. The so-called “PieZo-Droplet-Injector” (PZDI) enables dosing of minor amounts of lubricating oil or even the injection of single droplets with diameters in the range of 100–200 µm. The working principle relies on a needle actuated with a piezo stack, which pushes a certain amount of lube oil in a bore so that (even single) droplets can be ejected through an adjustable nozzle. To confirm the PZDI functionality and to investigate droplet characteristics based on adjustable operating parameters, tests were performed under ambient conditions as well as in a constant volume combustion chamber under reasonable pressure and temperature conditions. Overall, the PZDI showed an excellent behavior in terms of capabilities to inject small amounts or even single droplets of lube oil. At last, this specially developed injector allows selective lube oil addition in an optically accessible engine test facility for upcoming examination of pre-ignition phenomena under real operating conditions.

show abstract

Measuring the Impact of Engine Oils and Fuels on Low-Speed Pre-Ignition in Downsized Engines

Cited by 50 publications

References 14 publications

The competing chemical and physical effects of transient fuel enrichment on heavy knock in an optical spark ignition engine

The competing chemical and physical effects of transient fuel enrichment on heavy knock in an optical spark ignition engine

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

A Specifically Designed Injector for Controlled Lube Oil Addition in View of Investigation of Pre-Ignition Phenomena in Dual–Fuel/Gas Engines

Contact Info

Product

Resources

About