Influence of Spray-Wall Interaction and Fuel Films on Cold Starting in Direct Injection Diesel Engines

Stanton, Donald W.; Lippert, Andreas; Reitz, Rolf D.; Rutland, Christopher J.

doi:10.4271/982584

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“…Nagaoka et al [17] used a particle film model in 3D calculations of SI engines. Stanton et al [18,19], Bai et al [20] and AhmadiBefrui et al [21], Foucart et al [22,23], have developed liquid film models using eulerian continuous approaches. The major physical mechanisms affecting the liquid film are ( Fig.…”

Section: Model Descriptionmentioning

confidence: 99%

“…Y s is obtained by: (19) where M f and M amb are the molecular weights of the fuel and the ambiant gas, p is the ambiant pressure and p v is the vapor pressure of the fuel at the liquid interface temperature. Following Hubbard [27], c pg , the gas specific heat, Sc, the Schmidt number and Le, the Lewis number are calculated using the thermophysical properties evaluated at the reference temperature:…”

Section: Volume Source Term S ·mentioning

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Influence of the Wall Temperature on the Mixture Preparation in Di Gasoline Engines

Habchi

Foucart²,

Baritaud

1999

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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Résumé -Influence de la température de paroi sur la préparation du mélange dans les moteurs à essence à injection directe -Des modèles d'interaction spray-paroi et de film liquide ont été développés et appliqués afin de mieux décrire la distribution du carburant dans les moteurs à essence à injection directe sur une géométrie de concept wide spacing. Plusieurs calculs prenant également en compte la combustion ont été effectués pour étudier l'influence de la température du piston sur la préparation du mélange en condition stratifiée. Lors des phases de démarrage à froid, jusqu'à 25 % de la masse injectée participe à la formation d'un film dans le bol du piston. Ceci influe considérablement sur la combustion. L'élévation de la température du piston réduit la quantité de film formé et non brûlé. Il ne reste quasiment pas de film quand sa température dépasse la moyenne entre la température d'ébullition et la température de Leidenfrost du carburant. Ce résultat est en accord avec des observations expérimentales qui confirment l'absence de film liquide pour des températures de paroi supérieures à 460 K.Mots-clés : Modélisation, moteur, injection directe, préparation du mélange, film liquide, interaction spray-paroi, évaporation. Abstract -Influence of the Wall température on the Mixture Preparation in DI Gasoline Engines

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Section: Volume Source Term S ·mentioning

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Influence of the Wall Temperature on the Mixture Preparation in Di Gasoline Engines

Habchi

Foucart²,

Baritaud

1999

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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“…Fuel injection at lower ambient temperatures adversely affects the fuel atomization, retards heating of the fuel droplets and its evaporation which make it difficulties in starting of the engine (Chris et al, 2013). Stanton et al (1998) reported that a large portion of the injected fuel during the cold start, which was not burned that adhered to the cold surfaces and made difficult to vaporize and increased the cold start combustion instability with the drop in the ambient temperatures (Stanton, 1998;Dardiotis et al, 2013). To meet the stringent emission norms particularly, with nitrogen oxides (NO x ) emissions require exhaust after treatment devices such as lean NO x traps or Selective Catalytic Reduction (SCR).…”

Section: Introductionmentioning

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Reducing Cold Start Emissions from Automotive Diesel Engine at Cold Ambient Temperatures

Ramadhas

Dai

et al. 2016

Aerosol Air Qual. Res.

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Cold start performance of diesel engines is determined by engine design, fuel type, fuel injection strategies, lubricant and ambient temperature conditions. Prevailing emissions legislation regarding low temperature emission tests applicable for gasoline vehicles is likely to be implemented to diesel vehicles. The present research work investigates the effects of intake air heating on a Euro 5 diesel engine's performance and exhaust emission (gaseous and particulate emissions) characteristics during the cold start followed by idling at cold ambient conditions. Heating of intake air entering the engine at cold ambient temperature conditions improved fuel combustion as well as reduced the cranking period and improved the fuel economy. More than 50% reduction in HC and 17% reduction in NO x emissions were achieved by intake air heating. Number count of accumulation mode particulates were higher during cold start compared to idle operation for all the temperature conditions. Intake air heating decreased the particulate number and size that led to reduction in total particulate mass by higher than 50% and 75% during cold start and idle respectively. The intake air heating strategy improved the cold start performance of the diesel engine at cold ambient temperature conditions and thereby would reduce the overall driving cycle emissions.

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“…This phenomenon may enhance cylinder liner wetting, if injection occurs when the piston is down enough [15]. Considering later injection timing (close to the TDC), a large quantity of fuel reaches the piston wall and the higher kinetic energy may help to guide fuel towards the glow plug; this effect may appear depending on piston bowl shape, injection timing, etc.…”

Section: Rail Pressurementioning

confidence: 99%

Cold Start on Low Compression Ratio Diesel Engine: Experimental and 3D RANS Computation Investigations

Laget

Pacaud

Perrin

2009

Oil & Gas Science and Technology - Rev. IFP

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Résumé -Démarrage à froid d'un moteur Diesel à bas taux de compression : investigations expérimentales et numériques RANS tridimensionnelles -Les futures normes d'émission concernant les moteursDiesel imposent une réduction importante des émissions polluantes à la source, avant les dispositifs de post-traitement. La réduction de "production" de NOx en maintenant de très bas niveaux d'émission de suie, de HC et de CO doit être effectuée sans dégrader le confort de conduite et en contrôlant la consommation de carburant et le bruit de combustion. La réduction du taux de compression (CR) est l'une des voies les plus prometteuses pour atteindre cet objectif. La contrepartie liée à la réduction de taux de compression des moteurs Diesel est qu'elle induit une dégradation des capacités au démarrage. En conséquence, une importante limitation à la réduction du taux de compression des moteurs Diesel réside dans l'exigence de démarrer par de basses températures. En effet, la réduction de la température ambiante pénalise la vaporisation du carburant et les capacités à l'auto-inflammation, d'autant plus à très basses températures (-20°C et inférieures). Ce papier présente le travail réalisé sur un moteur Diesel HSDI 4 cylindres doté d'un système d'injection "Common rail". Trois types d'investigation ont été utilisés. Des expériences ont été réalisées jusqu'à de très basses températures (-25°C) ; des visualisations dans la chambre de combustion (vidéoscope) ont été faites et des calculs de dynamique des fluides ont été effectués pour des conditions de démarrage à froid. La chambre de combustion a été adaptée afin d'abaisser le taux de compression (CR 13,7:1) en modifiant la forme du bol dans le piston. Dans un premier temps, les résultats expérimentaux obtenus avec le moteur à bas taux de compression sont comparés à ceux obtenus avec les moteurs originaux ayant un taux de compression conventionnel. Par la suite, les paramètres d'injection ont été totalement changés (masse de carburant, avance à l'injection, pression d'injection, etc.). Ceci permet de réduire de façon significative le délai de démarrage avec le moteur à bas taux de compression. Ainsi, les délais de référence obtenus avec le moteur ayant un taux de compression conventionnel peuvent être atteints. De plus, les effets liés aux différents paramètres géométriques de la chambre de combustion tels que la position des sprays par rapport à la bougie de préchauffage ont été étudiés et ont montré un large potentiel en ce qui concerne l'amélioration du comportement du moteur en conditions froides. Notamment, une réduction accrue des délais de démarrage peut être envisagée. Afin de compléter les essais moteurs, des calculs de mécanique des fluides (CFD) ont été réalisés pour des conditions de démarrage à froid (-20°C). Les résultats obtenus sont en bon accord avec les visualisations optiques et les mesures de pression cylindre. Des corrélations entre expériences et calcul

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Influence of Spray-Wall Interaction and Fuel Films on Cold Starting in Direct Injection Diesel Engines

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Influence of the Wall Temperature on the Mixture Preparation in Di Gasoline Engines

Influence of the Wall Temperature on the Mixture Preparation in Di Gasoline Engines

Reducing Cold Start Emissions from Automotive Diesel Engine at Cold Ambient Temperatures

Cold Start on Low Compression Ratio Diesel Engine: Experimental and 3D RANS Computation Investigations

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