Piston Temperature Measurement by Use of Thermographic Phosphors and Thermocouples in a Heavy-Duty Diesel Engine Run Under Partly Premixed Conditions

Husberg, Tobias; Gjirja, Savo; Denbratt, Ingemar; Omrane, Alaa; Aldén, Marcus; Engström, Johan

doi:10.4271/2005-01-1646

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“…These materials possess the primary characteristic of temperature-sensitive luminescence emission following laser excitation. By coating the phosphor to the surface of interest, the coating temperature can be remotely probed, thereby allowing in-situ application in internal combustion engines (Aizawa and Kosaka 2008;Fuhrmann et al 2011Fuhrmann et al , 2013Husberg et al 2005;Kashdan and Bruneaux 2011;Knappe et al 2011). …”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Planar measurements of spray-induced wall cooling using phosphor thermometry

et al. 2018

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The wall cooling induced by spray impingement is investigated using phosphor thermometry. Thin coatings of zinc oxide (ZnO) phosphor were applied with a transparent chemical binder onto a steel surface. Instantaneous spatially resolved temperatures were determined using the spectral intensity ratio method directly after the injection of UV-grade hexane onto the surface using a commercial gasoline injector. The investigations showed that 2D temperature measurements with high spatial and shot-to-shot precision of, respectively, 0.5 and 0.6 K can be achieved, allowing the accurate resolution of the cooling induced by the spray. The presence of a liquid film over the phosphor coating during measurements showed no noticeable influence on the measured temperatures. However, in some cases a change in the intensity ratio at the spray impingement area, in the form of a permanent "stain", could be observed after multiple injections. The formation of this stain was less likely with increasing annealing time of the coating as well as lower plate operating temperatures during the injection experiments. Finally, the experimental results indicate a noticeable influence of the thickness of the phosphor coating on the measured spray-induced wall cooling history. Hence, for quantitative analysis, a compromise between coating thickness and measurement accuracy needs to be considered for similar applications where the heat transfer rates are very high.

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Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Planar measurements of spray-induced wall cooling using phosphor thermometry

et al. 2018

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“…At every power stroke a spray of fuel is injected into the combustion chamber resulting in a jet-like pulse impinging on the wall (e.g. [12]). In most cases, the jet impinges on the piston surface with changing angles due to the piston's shape and motion.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Measurements of a single pulse impinging jet. A CFD reference

Bovo

Rojo

Golubev

2014

EPJ Web of Conferences

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Abstract. This paper reports three sets of measurements of a single pulse impinging jet. The purpose is to serve as a reference for CFD validation. A gas injector generates a single pulse jet at Re ~90000. The jet impinges on a temperature controlled flat target at different angles (0º, 30º, 45º and 60º). The jet velocity field is measured with PIV. The evolution of the jet velocity profile in time is reported at two different locations (suitable as CFD inlet conditions). At the same locations also turbulence quantities are reported. The impingement wall temperature is measured with fast responding thermocouples and infrared camera. These give high time and space resolution respectively. Results are reported in a format suitable for comparison with CFD simulations. The results show that the heat transfer effects are highest for the jet impinging normally on the target. Target inclination has remarkable effects on the jet penetration rate and repeatability. Even small target inclinations result creates a preferential direction for the jet flow and cause a shift in the position of the stagnation region.

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“…This technique exploits the temperature-dependent light emission (phosphorescence) characteristics of rare-earth-doped ceramic phosphors. An extensive review of the phosphorescence technique is provided in Reference [10] while several publications are available which report on various applications of the technique in a range of environments including IC engines [10][11][12][13] and gas turbines [14,15]. The principal advantages of the phosphorescence technique are that it provides non-intrusive and emissivity-independent wall temperature measurements.…”

Section: Laser-induced Phosphorescence Thermographymentioning

confidence: 99%

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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Piston Temperature Measurement by Use of Thermographic Phosphors and Thermocouples in a Heavy-Duty Diesel Engine Run Under Partly Premixed Conditions

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Planar measurements of spray-induced wall cooling using phosphor thermometry

Planar measurements of spray-induced wall cooling using phosphor thermometry

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