- Tytuł:
-
Computational study on the effect of injection stratification sequence on diesel IC engine emission of soot and NOx
Numeryczne badanie wpływu uwarstwienia ładunku dla wtrysku sekwencyjnego na emisję sadzy i tlenków azotu dla silnika o spalaniu wewnętrznym z zapłonem samoczynnym - Autorzy:
- Lopez-Parra, F.
- Powiązania:
- https://bibliotekanauki.pl/articles/212312.pdf
- Data publikacji:
- 2009
- Wydawca:
- Sieć Badawcza Łukasiewicz - Instytut Lotnictwa
- Tematy:
-
badanie numeryczne
uwarstwienie ładunku
wtrysk sekwencyjny
emisja sadzy
emisja tlenku azotu
silnik o spalaniu wewnętrznym z zapłonem samoczynnym
computational study
iniection stratification sequence
diesel
emission of soot
emission of NOx - Opis:
-
The work contained in this paper represents the final stage of the PhD project, where the findings from the free-jet flames were applied to a typical Diesel IC engiiie in order to investigate whether a similar outcome was feasible. For this part of the research, a computational study on the effect of staggered fuel injection in a direct injection diesel engine is performed. This work is aimed at exploring the practical applications of previous work by the authors, where simultaneous soot and NOx abatement was achieved in turbulent diffusion flames by means of pulsing the fuel stream. The soot model employed in this investigation is based on the Eddy Dissipation Concept of Magnussen, which represents a reasonable intermediate step between the empirical and the phenomenological models, as it accounts for the effects of small scale turbulence in soot formation and combustion, but does not rely on multi-step reaction mechanisms. The results hereby presented aim to capture realistic soot formation trends that are based on real physical phenomena and, hence, serve as a stepping stone for more specific development work. The geometry was based on a simplified, 60-degree section of a valve-less Caterpillar 3406 single cylinder heavy-duty engine. The RNG k-s model was employed to solve for the turbulence field and the main reaction chemistry was solved with a single-step gasoil-air mechanism, whereas the Eddy Dissipation Concept was employed to predict the turbulence-chemistry interaction and the Discrete Ordinates model used for radiation. The results showed that there is a strong interaction between the pulse sequence and combustion development, although it is difficult to judge whether these differences are due to the dwell between the first two pulses of any sequence or the sequence itself. A 4-pulse injection sequence predicted reduced soot emissions, albeit maintaining higher in-cylinder temperatures during the expansion stroke, which increased the NO x production. The investigation was performed at two engine regimes: 1600 and 2300rpm, with some significant differences in the flame structure and development seen between these.
Praca zawarta w niniejszej publikacji stanowi końcowy etap przewodu doktorskiego, gdzie wyniki z badań wydobywajqcych się z dyszy płomieni były zastosowane do typowego wysokoprężnego silnika spalinowego, w celu oceny czy jest możliwy do uzyskania podobny wynik badań. W tej części badań wykonywane byly numeryczne badania symulacyjne nad wpływem rozłożonego w czasie wtrysku paliwa dla silnika wysokoprężnego z wtryskiem bezpośrednim. Praca to ma na celu zbadanie przez autorów praktycznego wykorzystania wyników dotychczasowych prac, gdzie w dyfuzyjnym płomieniu turbulentnym za pomocą pulsacji strumienia paliwa została osiągnięta jednoczesna redukcja NOx i sadzy. Wykorzystany w niniejszym opracowaniu model sadzy jest oparty o koncepcję wirów rozproszonych Magnussena, co stanowi etap pośredni między modelami empirycznymi i modelami fenomenologicznymi, jak i obejmuje on w małej skali efekt turbulencji przy tworzeniu i spalaniu sadzy, ale nie jest oparty na wieloetapowych mechanizmach reakcji. Przedstawione niniejszym wyniki mają na celu uchwycenie realistycznych trendów w tworzeniu się sadzy, trendów, które są oparte na rzeczywistych zjawiskach fizycznych, a więc mogą służyć jako podstawa do bardziej szczegółowych prac rozwojowych. Geometria została oparta na uproszczonym jednocylindrowym bezzaworowym przekroju 60-stopniowego silnika Caterpillar 3406 do maszyn ciężkich. Do rozwiązania problemu w obszarze turbulencji został wykorzystany model RNG k-ε a chemię głównych reakcji rozwiązano za pomocą jednokrokowego mechanizmu: olejnapędowy-powietrze, podczas gdy do przewidywania wyników wzajemnego oddziaływania turbulencji i chemii została wykorzystana koncepcja rozpraszania wirów a dyskretny model współrzędnych wykorzystano do oceny promieniowania. Wyniki wykazały że istnieje silne oddziaływanie pomiędzy sekwencją impulsów i rozwojem procesu spalania, chociaż trudno jest ocenić czy różnice to wynikają z oddziaływania pomiędzy dwoma pierwszymi impulsami w dowolnej sekwencji czy też w samej sekwencji impulsów. Przewiduje się że sekwencja 4 impulsów wtrysku spowoduje zmniejszenie emisji sadzy, aczkolwiek utrzyma wyższą temperaturę w cylindrach podczas suwu rozprężania, która to zwiększa wydzielanie NOx. Badania przeprowadzono w dwóch obszarach pracy silnika: 1600 i 2300 obr/min, a pomiędzy tymi obszarami uwidaczniają się niektóre istotne różnice w strukturze i rozwoju płomienia. - Źródło:
-
Prace Instytutu Lotnictwa; 2009, 5 (200); 141-154
0509-6669
2300-5408 - Pojawia się w:
- Prace Instytutu Lotnictwa
- Dostawca treści:
- Biblioteka Nauki
Artykuł