New Diesel Emission Control Strategy to Meet US Tier 2 Emissions Regulations

Neely, Gary D.; Sasaki, Shinya; Huang, Yuhao; Leet, Jeffrey A.; Stewart, Daniel W.

doi:10.4271/2005-01-1091

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“…The introduction of non-conventional combustion regimes is seen as a possible key point. This is the case for PCCI (Premixed Controlled Compression Ignition), LTC (Low Temperature Combustion) and HCCI combustions, Figure 10 [60]. As shown, the tendency is to obtain a combustion process characterized by lower temperatures and a higher level of local air-excess ratio, in order to get off the region relative to NO x and soot emissions.…”

Section: Complex Chemistry Approach Motivationmentioning

confidence: 99%

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A New 0D Diesel HCCI Combustion Model Derived from a 3D CFD Approach with Detailed Tabulated Chemistry

Dulbecco

Lafossas

Mauviot

et al. 2009

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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Résumé -Un nouveau modèle 0D pour la simulation de la combustion Diesel HCCI obtenu par réduction d'un code CFD 3D utilisant une méthode de chimie complexe tabulée -Cet article présente une nouvelle approche phénoménologique 0D à la modélisation numérique de la combustion Diesel HCCI. Le modèle a été obtenu par réduction du modèle CFD 3D TKI-PDF (Cinétique Chimique Tabulée pour la détection de l'auto-allumage couplée avec une Fonction à Densité de Probabilité présumée) développé à l'IFP ; sa formulation est basée sur des considérations de type physique afin de prendre en compte les différents phénomènes qui interviennent dans le cylindre pendant le processus de combustion et leurs interactions. Les aspects relatifs à l'évaporation du carburant, à la pénétration du spray, à la turbulence, à la formation du mélange et à la cinétique chimique ont été étudiés en détail. L'apport original de ce travail concerne la description du mécanisme de formation et d'évolution du mélange air/carburant (au sein de la zone de mélange) et de son couplage avec la cinétique de combustion. Afin de s'affranchir des limitations liées au formalisme 0D (manque de notion d'espace), différents outils couramment adoptés en modélisation 3D ont été utilisés. La théorie relative aux PDF présumées a été adaptée au formalisme 0D pour la description de la distribution de la fraction de mélange dans la zone de mélange. Cette distribution est couplée avec la théorie relative à l'évaporation d'une goutte qui définit les états thermodynamiques caractérisant la composition locale du mélange. L'évolution temporelle du spray, en terme de volume et de masse de gaz entraîné, est déduite à partir des lois de conservation de la masse, de quantité de mouvement et d'énergie. Un modèle κ − adapté a été utilisé pour prendre en compte les effets de la turbulence dans le cylindre qui, dans les Moteurs à Combustion Interne (ICE), joue un rôle très important principalement en ce qui concerne le processus de mélange. La cinétique chimique, qui induit le taux de dégagement d'énergie, est déterminée en utilisant une méthode de tabulation de la chimie complexe inspirée de la méthode FPI (Prolongation aux Flammes de la méthode ILDM Intrinsic Low Dimensional Manifold)). Cette méthode permet de simuler une grande plage de régimes de combustion prenant en compte la présence de Gaz Brûlés Recirculés (EGR) dans le mélange de gaz. Les résultats du modèle 0D sont comparés avec les résultats du modèle 3D équivalent. Finalement, le modèle 0D est validé sur une large base de données expérimentales. Abstract -A New 0D Diesel HCCI Combustion Model Derived from a 3D CFD Approach with Detailed Tabulated Chemistry -This paper presents a new 0D phenomenological approach to the numerical modelling of Diesel HCCI combustion. The model is obtained through the reduction of 260Oil & Gas Science and Technology -Rev. IFP, Vol. 64 (2009) [−] orifice area-contraction coefficient NOMENCLATURE Latin abbreviations

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Section: Complex Chemistry Approach Motivationmentioning

confidence: 99%

“…For these reasons the maximum value of fuel mass-fraction PCCI, LTC and HCCI concept on a Φ − T map [60].…”

Section: β-Pdf Parametersmentioning

confidence: 99%

A New 0D Diesel HCCI Combustion Model Derived from a 3D CFD Approach with Detailed Tabulated Chemistry

Dulbecco

Lafossas

Mauviot

et al. 2009

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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“…Soot exhaust emissions are, in turn, reduced by lowering the local equivalence ratio and by re-oxidation of formed soot (e.g. Neely et al, 2005;Dale et al, 2007). An effective multiple injection scheme may exploit, higher injection pressure to accelerate the atomization process, a pilot or pre-injection(s) to enhance premixing and, possibly, reduce noise, as well as post-injection(s), either to promote soot oxidation, or to trigger regeneration in diesel particulate filters (DPFs) (e.g.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Towards Identifying Flame Patterns in Multiple, Late Injection Schemes on a Single-Cylinder Optical Diesel Engine

Hardalupas

Hong

Keramiotis

et al. 2016

Combustion Science and Technology

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“…On account of the low volatility of diesel fuel, the early injection with the conventional wide spray angle injector in low ambient gas density condition can result in very serious spray impingement and wall wetting, contributing to a dramatic increase in emissions and incomplete combustion or misfire in the low load range. Using a narrow spray angle to contain the spray in the bowl [19] or multiple injections [11,13,16] could be possible solutions.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Studying the Influence of Direct Injection on PCCI Combustion and Emissions at Engine Idle Condition Using Two Dimensional CFD and Stochastic Reactor Model

Cao

Mosbach

et al. 2008

SAE Technical Paper Series

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A detailed chemical model was implemented in the KIVA-3V two dimensional CFD code to investigate the effects of the spray cone angle and injection timing on the PCCI combustion process and emissions in an optical research diesel engine. A detailed chemical model for Primary Reference Fuel (PRF) consisting of 157 species and 1552 reactions was used to simulate diesel fuel chemistry. The model validation shows good agreement between the predicted and measured pressure and emissions data in the selected cases with various spray angles and injection timings. If the injection is retarded to -50 • ATDC, the spray impingement at the edge of the piston corner with 100 • injection angle was shown to enhance the mixing of air and fuel. The minimum fuel loss and more widely distributed fuel vapour contribute to improving combustion efficiency and lowering uHC and CO emissions in the engine idle condition. Finally, the coupling of CFD and multi-zone Stochastic Reactor Model (SRM) was demonstrated to show improvement in CO and uHC emissions prediction.

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New Diesel Emission Control Strategy to Meet US Tier 2 Emissions Regulations

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A New 0D Diesel HCCI Combustion Model Derived from a 3D CFD Approach with Detailed Tabulated Chemistry

A New 0D Diesel HCCI Combustion Model Derived from a 3D CFD Approach with Detailed Tabulated Chemistry

Towards Identifying Flame Patterns in Multiple, Late Injection Schemes on a Single-Cylinder Optical Diesel Engine

Studying the Influence of Direct Injection on PCCI Combustion and Emissions at Engine Idle Condition Using Two Dimensional CFD and Stochastic Reactor Model

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