Rate of Heat Release Prediction for Direct Injection Diesel Engines Based on Purely Mixing Controlled Combustion

Chmela, Franz; Orthaber, Gerhard

doi:10.4271/1999-01-0186

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“…The combustion model is a model based on the CHMELA approach [14], improved at IFP to be able to take into account the ignition delay and the effect of burnt gas on heat flow rate [15]. A fixed step solver is used to perform the simulations.…”

Section: Two-stage Turbocharger Diesel Engine Simulator With Hp Egr Cmentioning

confidence: 99%

A Simulation Study of the Impact of LP EGR on a Two-Stage Turbocharged Diesel Engine

Gautier

Albrecht

Chasse

et al. 2009

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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Résumé -Étude par simulation de l'impact de l'EGR BP sur un moteur Diesel à double étage de suralimentation -Depuis quelques années, les projets de développement moteur ont pour obligation de relever des défis de plus en plus difficiles : réduire les émissions de polluants à la source tout en maintenant, voire en réduisant la consommation de carburant. Pour essayer de résoudre ce problème, de nombreuses technologies ont été étudiées et certaines permettent d'offrir au moins une partie de la solution. Parmi celles-ci, l'utilisation de turbocompresseurs semble un des meilleurs compromis à l'heure actuelle. Plusieurs technologies de turbocompresseurs et de boucles d'air associées peuvent ensuite être utilisées et, parmi celles-ci, la double suralimentation série semble être l'une des plus prometteuses. Allant de pair avec ces systèmes de suralimentation, les circuits d'EGR restent le meilleur compromis coût/efficacité à court et moyen terme pour respecter les normes d'émissions de polluants. Par ailleurs, les circuits d'EGR haute pression ne sont plus l'unique solution pour recirculer les gaz d'échappement vers les cylindres, puisque l'utilisation de plus en plus répandue de filtres à particules permet de réduire l'un des inconvénients majeurs de l'EGR basse pression : la fiabilité du compresseur et du refroidissement de l'air de suralimentation. Dans ce contexte, il est alors difficile d'évaluer de manière intuitive l'impact de chaque boucle d'air envisageable sur les performances moteur et les conséquences sur les stratégies du contrôle moteur associé. Il devient alors nécessaire d'utiliser des outils de plus en plus avancés, comme la simulation en général, et la simulation système en particulier. Dans cet article, nous présentons la manière dont la simulation système peut être mise à profit pour la compréhension de problèmes technologiques aussi bien que ceux liés au contrôle moteur. Cette approche est illustrée à travers l'étude de l'impact de l'EGR BP dans le cas spécifique d'un moteur Diesel à double étage de suralimentation. En effet, les impacts sur l'architecture de la boucle d'air ainsi que sur les performances moteur sont présentés et analysés à l'aide de résultats de simulation obtenus à partir d'un simulateur du même moteur, mais disposant soit d'un circuit EGR haute pression, soit d'un circuit EGR basse pression. En parallèle, les spécificités du contrôle pour ce type de moteur à double étage de suralimentation sont rappelées. L'impact de l'utilisation d'un circuit d'EGR basse pression sur ces stratégies de contrôle est ensuite analysé et une solution pour adapter ces lois de contrôle est finalement proposée. Abstract

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Section: Two-stage Turbocharger Diesel Engine Simulator With Hp Egr Cmentioning

confidence: 99%

A Simulation Study of the Impact of LP EGR on a Two-Stage Turbocharged Diesel Engine

Gautier

Albrecht

Chasse

et al. 2009

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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“…Cylinder wall heat losses are modeled using a Woschni approach with three independent temperature variables for the cylinder head, the piston and the liner. The combustion heat release model is based on a conventional 0D Diesel combustion model approaches ( [6], [2]) extended to multi-pulse injection, auto-ignition delay and EGR effect correction in order to get good combustion behavior over the whole range of operating set points, especially in both Highly Premixed Combustion (HPC) and conventional combustion modes. The airpath of the engine is equipped with an air throttle, an EGR valve, a Variable Geometry Turbocharger and a VVA actuator (see Figure 2).…”

Section: Reference Simulatormentioning

confidence: 99%

In-cylinder Burned Gas Rate Estimation and Control on VVA Diesel Engines

Leroy¹,

Bitauld²,

Chauvin³

et al. 2009

SAE Technical Paper Series

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In this paper, we propose a strategy to control the incylinder burned gas rate inside the combustion chambers of turbocharged Diesel engines equipped with low pressure EGR loop and VVA actuator. We first design a mean-value model of the in-cylinder composition and validate it on a high frequency reference simulator. Then, we develop the control strategy. It is based on the coordination of existing low-level controllers acting separately on the EGR valve and on the VVA actuator. The objective is to improve transient response, taking into account the responses of the low-level controllers. Supportive simulation results show the relevance of this approach.

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“…This model includes combustion and a transformation into indicated torque and effective torque. The transmission is modeled as in [1]. A more realistic model with nonlinearities and imperfections of the flywheel will be integrated in future work.…”

Section: Experimental Setup For Controlmentioning

confidence: 99%

“…This reference model relies on the Chmela combustion formula (heat production is proportional to the amount of injected fuel and to the burning velocity) [1]. This model includes combustion and a transformation into indicated torque and effective torque.…”

Section: Experimental Setup For Controlmentioning

confidence: 99%

Observer Design for Torque Balancing on a DI Engine

Chauvin¹,

Petit²,

Rouchon³

et al. 2004

SAE Technical Paper Series

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Torque balancing for diesel engines is important to eliminate generated vibrations and to correct injected quantity disparities between cylinders. The vibration phenomenon is important at low engine speed and at idling. To estimate torque production from each cylinders, the instantaneous engine speed from the crankshaft is used. Currently, an engine speed measurement every 45° crank angle is sufficient to estimate torque balance and to correct it in an adaptive manner by controlling the mass injected into each cylinder.The contribution of this article is to propose a new approach of estimation of the indicated torque of a DI engine based on a nonstationary linear model of the system. On this model, we design a linear observer to estimate the indicated torque produced by each cylinder. In order to test it, this model has been implemented on a HiL platform and tested on simulation and with experimental data .

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Rate of Heat Release Prediction for Direct Injection Diesel Engines Based on Purely Mixing Controlled Combustion

Cited by 195 publications

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A Simulation Study of the Impact of LP EGR on a Two-Stage Turbocharged Diesel Engine

A Simulation Study of the Impact of LP EGR on a Two-Stage Turbocharged Diesel Engine

In-cylinder Burned Gas Rate Estimation and Control on VVA Diesel Engines

Observer Design for Torque Balancing on a DI Engine

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