Mixture Preparation and Combustion via LIEF and LIF of Combustion Radicals in a Direct-Injection, HCCI Diesel Engine

Kashdan, Julian T.; Docquier, Nicolas; Bruneaux, Gilles

doi:10.4271/2004-01-2945

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“…Adjusting the SOI timing in 1°CA increments allows some degree of control over ignition timing however this is clearly not an ideal solution to achieve combustion phasing matching. Firstly, adjusting the SOI timing alters the fuel jet wall impingement location within the piston bowl which can influence mixture preparation, particularly in such wall-guided combustion chamber systems as discussed in Reference [4]. Secondly, Figure 9 reveals that despite adjusting the SOI timing, differences in pressure rise rates between the optical and metal engines are still observed.…”

Section: Materials and Heat Transfer Effectsmentioning

confidence: 91%

“…Commercial gasoline and Diesel fuels contain aromatic and naphthenic compounds (considered fuel "impurities" from a laser diagnostic viewpoint) which result in significant LIF emission upon ultraviolet (UV) laser excitation. For gasoline engine studies, fuels such as isooctane and Primary Reference Fuels (PRF) which are mixtures of isooctane and n-heptane are frequently used while on Diesel engines, decane and dodecane fuels are more commonly employed [3,4] since their Boiling Points are reasonably close to the lower Boiling Points of standard Diesel fuel (dodecane: T b = 216°C, decane: T b = 174°C). However decane and dodecane fuels have significantly higher Cetane Numbers (dodecane: CN~71, decane: CN~76) compared to standard Diesel fuel (CN~52) which will inevitably result in shorter auto-ignition delays.…”

Section: Representative Fuels For Optical Engine Studiesmentioning

confidence: 99%

“…Many optical engines used for in-cylinder visualisation studies have been based on simplified chamber geometries so as to facilitate optical access whilst minimising image distortion issues. A number of studies have however been performed with fully representative piston bowl geometries [1][2][3][4][5]. In Reference [2], optical ray-tracing algorithms were employed so that the in-cylinder images could be postprocessed in such a way as to "correct" for image distortion due to curved window surfaces.…”

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: Materials and Heat Transfer Effectsmentioning

confidence: 91%

Section: Representative Fuels For Optical Engine Studiesmentioning

confidence: 99%

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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“…For higher load operating conditions, the NADI™ concept can be operated in conventional Diesel (diffusionlimited combustion) mode. Further details on the NADI™ concept have previously been reported in [7,8].…”

Section: Fluorescence (Lif) Imaging Of In-cylinder Unburned Hc Withinmentioning

confidence: 99%

“…Since it has been shown from previous studies [7] that significant fuel spray-wall interaction occurs in the wallguided chamber geometry, the potential for fuel film formation and the implications on HC emissions might be considerable. In order to study the role of fuel films on the all-metal engine, a so-called "multi-fuel" approach was adopted in which two fuels of different volatilities were tested.…”

Section: Figurementioning

confidence: 99%

An Investigation of Unburned Hydrocarbon Emissions in Wall Guided, Low Temperature Diesel Combustion

Kashdan

Mendez

Bruneaux

2008

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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Résumé -Une investigation des émissions d'hydrocarbures imbrûlés en combustion Diesel à basse température avec guidage paroi -Les mécanismes de formation des hydrocarbures imbrûlés(HC) dans les systèmes de combustion à bas niveaux de NOx ont été investigués sur moteurs monocylindre opaque et optique fonctionnant à faible charge (2 et 4 bar de PMI). Sur moteur opaque, les paramètres tels que l'avance d'injection (AVI), la température plénum et la richesse globale ont été variés afin d'analyser le rôle du phénomène de quenching de masse sur la formation d'émissions de HC. La technique d'imagerie par fluorescence induite par laser (LIF) des HC imbrûlés à l'intérieur de la chambre a été appliquée sur le moteur optique. En outre, des essais ont été réalisés sur moteur opaque afin d'évaluer la contribution du volume mort du premier cordon sur les émissions de HC. Enfin, le rôle des films liquides et leur impact sur les émissions de HC ont été étudiés sur les deux types de moteurs. Sur moteur opaque l'investigation a consisté à comparer les résultats obtenus avec deux carburants dont les volatilités étaient différentes. En parallèle, la technique de LIF traceur a été appliquée sur moteur optique pour visualiser les films liquides. Les résultats obtenus sur les moteurs opaque et optique ont mis en évidence que le quenching de masse est une source majeure d'émission de HC dans le cas d'une géométrie de combustion avec guidage paroi. Le quenching de masse est le résultat de l'oxydation partielle du carburant dans les zones où la richesse locale est soit trop pauvre, soit trop riche et/ou la température locale n'est pas suffisamment élevée. Les données expérimentales obtenues sur les deux moteurs ont également révélé la présence de films liquides, surtout pour des stratégies d'injections précoces. En outre, les films liquides restent présents en fin de combustion, contribuant aux émissions de HC. Les images de LIF des films liquides semblent montrer que les films se détachent de la surface du piston pendant la phase de détente par un phénomène de « flash boiling ». Ces résultats semblent donc confirmer que le carburant non-brûlé issu des films liquides contribue directement aux émissions de HC. Abstract -An Investigation of Unburned Hydrocarbon Emissions in Wall Guided

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Combustion in Diesel Fuelled Partially Premixed Compression Ignition Engines

Chintagunti

Ágarwal

2021

Energy, Environment, and Sustainability

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Mixture Preparation and Combustion via LIEF and LIF of Combustion Radicals in a Direct-Injection, HCCI Diesel Engine

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

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

An Investigation of Unburned Hydrocarbon Emissions in Wall Guided, Low Temperature Diesel Combustion

Combustion in Diesel Fuelled Partially Premixed Compression Ignition Engines

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