Schlieren-Streak Measurements of Instantaneous Exhaust Gas Velocities from a Spark-Ignition Engine

Yun, Hanho; Mirsky, William.

doi:10.4271/741015

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“…Mirsky [11] assumes that the combustion products undergo an isentropic process during exhaust. From the isentropic relations for an ideal gas, the following expression can be used to relate the masses at EVO and EVC:…”

Section: Mirsky Method the Methods Proposed By Yun Andmentioning

confidence: 99%

Assessment of Residual Mass Estimation Methods for Cylinder Pressure Heat Release Analysis of HCCI Engines With Negative Valve Overlap

Ortiz-Soto

Vávra

Babajimopoulos

2012

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power

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Increased residual levels in homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines employing valve strategies such as recompression or negative valve overlap (NVO) imply that accurate estimation of residual gas fraction (RGF) is critical for cylinder pressure heat release analysis. The objective of the present work was to evaluate three residual estimation methods and assess their suitability under naturally aspirated and boosted HCCI operating conditions: (i) the simple state equation method employs the ideal gas law at exhaust valve closing (EVC); (ii) the Mirstcy method assumes isentropic exhaust process; and (Hi) the Fitzgerald method models in-cylinder temperature from exhaust valve opening (EVO) to EVC by accounting for heat loss during the exhaust process and uses measured exhaust temperature for calibration. Simulations with a calibrated and validated "virtual engine" were performed for representative HCCI operating conditions of engine speed, fuel-air equivalence ratio, NVO and intake pressure (boosting). The state equation method always overestimated RGF by more than 10%. The Mirsky method was most robust, with average errors between 3-5%. The Fitzgerald method performed consistently better, ranging ffom no error to 5%, where increased boosting caused the largest discrepancies. A sensitivity study was also performed and determined that the Mirsky method was most robust to possible pressure and temperature measurement errors. Virtual Engine ApproachIn-depth analysis of residual estimation methods requires engine data over a wide range of operating conditions. Moreover, validation of these methods requires benchmark results of incylinder content, temperature, and properties that are difficult to measure directly. For these reasons, it was opted to perform the analysis using a virtual engine, i.e., a model of the actual engine. The virtual engine is calibrated and validated against experimental results to ensure representative behavior and then employed as the main data source for the investigation. As with any model-based approach, discrepancies are expected, but given the conceptual level of the present study, proper trend-wise performance of the model is considered of greater interest than obtaining an exact Journal of Engineering for Gas Turbines and Power

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Section: Mirsky Method the Methods Proposed By Yun Andmentioning

confidence: 99%

Assessment of Residual Mass Estimation Methods for Cylinder Pressure Heat Release Analysis of HCCI Engines With Negative Valve Overlap

Ortiz-Soto

Vávra

Babajimopoulos

2012

Journal of Engineering for Gas Turbines and Power

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“…En la metodología diseñada se usó el método desarrollado por Yun y Mirsky [4], el cual asume que los gases de combustión experimentan un proceso isentrópico durante la carrera de escape, de modo que la masa en el instante del cierre de la válvula de escape (EVC) puede ser determinada a partir de las correlaciones de gas ideal para este tipo de procesos entre la apertura de la válvula de escape (EVO) y el EVC, obteniéndose la Ecuación 7.…”

Section: Balance De Masa En El Cilindrounclassified

“…Existen diferentes métodos que permiten tener una aproximación de este parámetro a partir de variables como la presión en cámara y el volumen instantáneo. Yun y Mirsky [4] desarrollaron un método para estimar la masa de gases residuales, método que para Ortiz-Soto et al [5] presentó una mejor aproximación a las simulaciones realizadas para cuantificar este parámetro. La estimación apropiada de la masa total atrapada en el cilindro permite obtener resultados de validez técnica en el balance de energía, dado que la temperatura estimada en el cilindro depende de esta variable, y con ello diferentes parámetros que intervienen en el balance.…”

Section: Introductionunclassified

Criterios para el procesamiento y evaluación de datos experimentales para un motor de encendido provocado de alta relación de compresión

et al. 2016

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ResumenEste artículo presenta los resultados de la evaluación de estrategias de análisis desarrolladas para los motores de combustión convencionales aplicadas al estudio de un motor de encendido provocado de alta relación de compresión. El motor objeto de análisis ha sido obtenido a partir de la transformación a modo encendido provocado de un motor Diesel estacionario. Se ha analizado la precisión del cálculo del dosado relativo a partir de la composición de los gases de escape, el criterio para establecer el inicio de la combustión usando la fracción de calor liberado y el efecto del cálculo de la masa residual en el balance de energía al interior del cilindro. Los resultados sugieren que las estrategias de análisis utilizadas son aplicables a este tipo de motores, pese a tener diferencias de diseño y operacionales respecto a las tecnologías convencionales.

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“…The engine's iEGR fraction was estimated using the method presented by (Yun & Mirsky, 1974), shown in Equation 3-3 below.…”

Section: Initial Calculationsmentioning

confidence: 99%

“…They are the closed-cycle portion using the ideal gas law, the exhaust event which uses an adaptation of the iEGR estimation equation by (Yun & Mirsky, 1974) presented above, and the intake event which specifies a "blending rate" based on the cylinder volume and valve events. Each of these regimes is shown in Figure 3-3 for a representative test condition, and are discussed independently below.…”

Section: In-cylinder Propertiesmentioning

confidence: 99%

Analytical and Experimental Investigation of Temperature-Swing Insulation on Engine Performance

Andruskiewicz¹

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ResumenLos materiales aislantes han sido investigados a fondo por sus posibles mejoras en la eficiencia térmica de los motores de combustión interna alternativos. Estas mejoras se ven reflejadas tanto directamente en el trabajo indicado como indirectamente a través de la reducción del sistema de refrigeración del propio motor. Diferentes estudios, tanto experimentales como analíticos, han mostrado la reducción en la transferencia de calor a través de las paredes de la cámara de combustión mediante la utilización de estos materiales. Sin embargo, demostrar la conversión de la energía térmica adicional en trabajo indicado ha resultado más difícil. En ciertos estudios se pudieron obtener mejoras en el trabajo indicado durante la carrera de expansión, pero éstas fueron reducidas debido a un menor rendimiento volumétrico debido al calentamiento de la carga durante el proceso de admisión y un mayor trabajo en la carrera de compresión. Típicamente, las únicas mejoras en el trabajo al freno provendrían de la reducción de pérdidas por bombeo en los motores turboalimentados, o de la extracción de la energía adicional de los gases de escape a través de turbinas.El concepto de los materiales con oscilación de la temperatura durante el ciclo motor intenta aprovechar los beneficios del aislamiento durante los procesos de combustión y expansión, mitigando las perdidas por el incremento de la temperatura de las paredes durante la admisión y la compresión. La combinación de baja capacidad calorífica y baja conductividad térmica permitiría que la temperatura de la superficie de la cámara de combustión respondiera rápidamente a la temperatura del gas durante el proceso de combustión. Las temperaturas de la superficie son capaces de aumentar en respuesta al pico de flujo de calor, minimizando así la diferencia de temperatura entre el gas y la pared en la carrera de expansión cuando es posible la mayor conversión de energía térmica en trabajo mecánico. La combinación de baja capacidad calorífica y conductividad térmica es también esencial para permitir este aumento de temperatura durante la combustión y para permitir que la superficie se enfríe durante la expansión y el escape para no perjudicar así el rendimiento volumétrico del motor durante la carrera de admisión y minimizar el trabajo de compresión realizado en el siguiente ciclo.En esta tesis se han desarrollado modelos térmicos y termodinámicos para predecir los efectos de las propiedades de los materiales en las paredes y caracterizar los efectos de la transferencia de calor en diferentes partes del ciclo sobre el trabajo indicado, el rendimiento volumétrico, la energía en los gases de escape y las temperaturas del gas para un motor de combustión interna alternativo. También se ha evaluado el impacto del uso de estos materiales en el knock en motores de combustión de encendido provocado, ya que los estudios experimentales de esta tesis se realizaron en un motor de estas características.Durante la investigación se evaluaron materiales aislantes convencionales para comprender e...

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Schlieren-Streak Measurements of Instantaneous Exhaust Gas Velocities from a Spark-Ignition Engine

Cited by 65 publications

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Assessment of Residual Mass Estimation Methods for Cylinder Pressure Heat Release Analysis of HCCI Engines With Negative Valve Overlap

Assessment of Residual Mass Estimation Methods for Cylinder Pressure Heat Release Analysis of HCCI Engines With Negative Valve Overlap

Criterios para el procesamiento y evaluación de datos experimentales para un motor de encendido provocado de alta relación de compresión

Analytical and Experimental Investigation of Temperature-Swing Insulation on Engine Performance

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