Clean, Controlled DI Diesel Combustion Using Dilute, Cool Charge Gas and a Short-Ignition-Delay, Oxygenated Fuel

Upatnieks, Ansis; Mueller, Charles J.

doi:10.4271/2005-01-0363

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“…In this sense, fuel-air mixing process within Diesel spray plays a fundamental role and therefore, the investigation on such mixing mechanisms and their impact on engine performance have been pivotal in recent years [1][2][3][4].…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Schlieren Methodology for the Analysis of Transient Diesel Flame Evolution

Pastor¹,

Payri²,

García-Oliver³

et al. 2013

SAE Int. J. Engines

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Schlieren/shadowgraphy has been adopted in the combustion research as a standard technique for tip penetration analysis of sprays under diesel-like engine conditions. When dealing with schlieren images of reacting sprays, the combustion process and the subsequent light emission from the soot within the flame have revealed both limitations as well as considerations that deserve further investigation. Seeking for answers to such concerns, the current work reports an experimental study with this imaging technique where, besides spatial filtering at the Fourier plane, both short exposure time and chromatic filtering were performed to improve the resulting schlieren image, as well as the reliability of the subsequent tip penetration measurement. The proposed methodology has reduced uncertainties caused by artificial pixel saturation (blooming). Additionally, an algorithm to calculate Lift-off length from schlieren images has been developed and compared to the more conventional OH* imaging technique.By means of the improved setup, the analysis of transient diesel flame has been performed throughout the ignition and early combustion phases. When compared to a non-reacting vaporizing spray, the temporal evolution of the reacting case departs from the inert one at the start of combustion, when expansion in both axial (i.e. spray tip increase) and radial direction are observed. After that, the tip penetration progressively decreases on a clear transient period where the flow tries to re-organize itself in response to the induced reaction zone. Eventually, the spray undergoes an acceleration period where the reacting spray tip progresses above the nonreacting one. A parametric study has been conducted for three injection pressure levels to investigate the influence of this parameter upon transient flame evolution.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Schlieren Methodology for the Analysis of Transient Diesel Flame Evolution

Pastor¹,

Payri²,

García-Oliver³

et al. 2013

SAE Int. J. Engines

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“…Cheng, Mueller and coworkers have also shown the increase in NO 2 emissions with the decrease in NO emissions in a dilute mixing controlled combustion in an optical direct injection diesel engine [42][43][44]. …”

Section: Nox Emissionsmentioning

confidence: 90%

“…The MK condition is achieved by using single pulse fuel injection, retarding fuel injection after TDC, utilizing moderate levels of EGR (~30%) and increasing swirl [43]. The results of these modifications are increased ignition delay causing increased mixing of fuel and air.…”

Section: Modulated Kineticsmentioning

confidence: 99%

Hydrogen-Assisted IC Engine Combustion as a Route to Hydrogen Implementation

Boehman¹,

Haworth²

2008

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“…El oxígeno encontrado en su composición podría ayudar a evitar que la combustión pasase por la península de hollín que se encuentra en el gráfico  x T (abordado más detalladamente en el apartado 2.3) y reducir el retraso de ignición, favoreciendo la combustión por difusión [40] [41].…”

Section: Dcdcunclassified

“…Upatnieks y Mueller [40] demostraron, en 2005, la posibilidad de alcanzar una combustión de baja temperatura sin formación de hollín en un motor Diesel DI de gran cilindrada. Pero, el combustible utilizado fue el DGE, dietilenglicol dietilether, que tiene como principal característica ser altamente oxigenado, lo que le diferencia mucho del gasóleo normal.…”

Section: Estudios De La Combustión Por Difusión De Baja Temperatura Eunclassified

Combustión Por Difusión De Baja Temperatura en Motores Diesel De Pequeña Cilindrada

Amorim¹

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ResumenLas estrategias de combustión de baja temperatura han sido el foco de diversos estudios con el fin de lograr una combustión en un motor Diesel más limpia en términos de emisión de contaminantes. En sus diversas variantes pueden presentar mejoras respecto principalmente a las emisiones de NO X y hollín, pero presentan limitación en cuanto a grado de carga y ruido de la combustión.Hace unos años, se presentó un nuevo concepto de combustión Diesel de baja temperatura (LTC) que confirma una reducción simultánea de NO X y hollín, manteniendo las características de una combustión por difusión. Esta nueva modalidad, desarrollada entonces en una cámara de combustión a volumen constante, consistía en crear un ambiente con baja temperatura y baja concentración de oxígeno en el aire combinado con el uso de alta presión de inyección y toberas con diámetro de orificios reducidos. De esta forma, se consiguió reducir la temperatura adiabática de llama y aumentar el englobamiento de aire aguas arriba de la longitud de lift-off, evitando la formación de los dos contaminantes simultáneamente.El objetivo de esta tesis ha consistido en trasladar esta nueva tecnología de combustión LTC por difusión a un motor convencional de baja cilindrada unitaria, enfrentando los obstáculos que surgen cuando se aplica el concepto a un motor real, como el choque de pared, la dificultad en controlar las condiciones del ambiente dentro del cilindro y el acortamiento de la longitud de lift-off, que reduce el englobamiento de aire en la llama. En la primera parte, se ha buscado lograr la combustión LTC estrictamente por difusión en dos motores de características geométricas diferentes y entender las influencias de los parámetros termodinámicos del gas en el cilindro, como la concentración de oxígeno, la temperatura y la densidad. Finalmente, se ha explorado cómo los parámetros relacionados con el diseño y funcionamiento del sistema de inyección, tales como el diámetro del orificio de la tobera, número de orificios y presión de inyección, podrían mejorar el proceso de combustión, con el objetivo de extender el rango de combustión LTC.Los resultados muestran el potencial de este concepto de combustión, habiéndose obtenido emisiones de NO X y hollín prácticamente nulas, con una penalización en la presión media indicada poco importante. Sin embargo hay algunos aspectos de este concepto de combustión que deben ser mejorados para poder implementar su utilización en motores de serie, algunos de los cuales son expuestos en esta tesis. AbstractLow temperature combustion strategies have been the focus of various studies aiming to reach a cleaner combustion in a Diesel engine respect to pollutant emissions. The different concepts can introduce significant enhancements mainly towards NO X and soot emissions although they also present limitations regarding to engine load and combustion noise.Some years ago, it was proposed a new concept for low temperature Diesel combustion (LTC) which confirms simultaneous reduction on NO X and soot, maintaining the conven...

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Clean, Controlled DI Diesel Combustion Using Dilute, Cool Charge Gas and a Short-Ignition-Delay, Oxygenated Fuel

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Schlieren Methodology for the Analysis of Transient Diesel Flame Evolution

Schlieren Methodology for the Analysis of Transient Diesel Flame Evolution

Hydrogen-Assisted IC Engine Combustion as a Route to Hydrogen Implementation

Combustión Por Difusión De Baja Temperatura en Motores Diesel De Pequeña Cilindrada

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